工业PLC
1968美国GM(通用汽车)公司提出更换继电器控制装置。第二年，美国数字公司开发出第一代可编程控制器，满足了通用汽车公司流水线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，出现了第五代PLC产品。
在以改变几何形状和机械性质为特征的制造业和以通过物理化学变化将原材料转化为产品为特征的流程工业中，除了连续反馈控制，特别是在制造业中，还有大量的开环顺序控制，按照逻辑条件执行顺序动作。另外，还有联锁保护动作按逻辑关系控制，与顺序和时序无关；以及大量的离散数据采集和开关量、脉冲量、定时、计数器、模拟超限报警等状态变量的监测。由于控制和监控的这些要求，PLC已经发展成为一种替代继电器线路并执行顺序控制的产品。在多年的生产实践中，PLC、DCS、IPC逐渐形成三足鼎立之势，如表1等单回路智能调节器在市场上占有一定的比例。
20世纪80年代至90年代中期，PLC发展最快，年增长率为30~40%。由于PLC仿真能力和网络功能的提高，已经占领了一部分DCS市场(过程控制)，并逐渐垄断了污水处理等行业。但由于工业PC(IPC)的出现，特别是现场总线技术的发展，IPC和FCS也占据了PLC市场的一部分，所以PLC的增长速度在逐渐放缓。全球有200多家厂商生产300多种PLC产品，主要应用于汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)和制浆/造纸。
2.2 PLC的市场状况
国内PLC生产企业约有30家，但并没有形成相当的生产能力和名牌产品，有的是靠仿制、元器件组装或“贴牌”生产，可以说PLC在国内并没有形成制造业。作为一个在原理、工艺、技术上没有尖端技术难度的产品，只要努力就能形成制造业。
在PLC的应用方面，中国非常活跃。每年新投入PLC产品约65438+万套，年销售额30亿元，应用行业也非常广泛。但与其他国家相比，在机械加工和生产线上的应用需要加大投入。以下PLC产品在中国市场很受欢迎:
(1)施耐德公司，包括早期天津仪表厂从Modicon公司进口的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品；
(2)罗克韦尔公司(含AB公司)的PLC产品，包括SLC、Micro Logix、Control Logix等产品；
(3)西门子产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品；
(4)ge公司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。
PLC的市场潜力巨大。不仅在中国，在工业发达的日本，也有调查显示，由PLC支持的机电一体化产品比例占42%，由继电器和接触器控制的仍占24%。所以需要PLC的场合还是很多的，尤其是在国内。
从技术创新的角度看，我国大中型企业应大力发展CIMS(计算机集成制造系统)。机械厂要形成FMS柔性制造系统，PLC是基础，因此PLC市场广阔。
PLC具有稳定可靠、价格低廉、功能齐全、应用灵活、操作维护方便等优点，这是其能够长期占据市场的根本原因。下面我们将重点关注几个问题，研究其发展趋势。3.1 PLC的分类
20世纪90年代，PLC已经形成了微型、小型、中型、大型和巨型各种PLC。按照I/O分，可以分为:
l微型PLC: 32个输入/输出。
l小型PLC: 256 I/O。
l中型PLC: 1024 I/O/O
l大型PLC: 4096 I/O。
L giant PLC: 8195 I/O
单机支持的300个电路，65000个I/O点的大型系统都是使用16位~32位CPU，而微型和小型PLC原本使用的是8位CPU。根据通信等方面的要求，有的还改成了16位~32位CPU。因为I/O64以下的PLC销量占整个PLC的47%，64到256的占365，438+0%，占整个PLC销量的78%，所以应该对微型和小型PLC做更多的研究。
3.2 PLC的硬件
PLC控制器本身硬件采用积木式结构，各厂商产品结构大同小异。以日本欧姆龙C200HE为例，它是总线模板框架结构，CPU模板安装在基础框架(CPU主板)上，I/O模板安装在其他插槽上；如果有很多I/O模板，可以通过一根I/O扩展线将CPU主板连接到I/O扩展主板上，在上面安装I/O模板；另一种方法是装备远程I/O从站。这些都说明PLC厂商已经将所有硬件组件开发给用户，方便用户选择配置成不同大小的PLC。而且这种硬件配置的开放性，给厂商、经销商(代理商)、系统集成商、终端用户带来了很多便利，给营销供应链带来了极大的便利。这是一次非常成功的经历。
PLC中的I/O模板，除了一般的DI/DO和AD/DA模板外，还开发了一系列具有特殊功能的I/O模板，为PLC在各行各业的应用开辟了道路，如条码识别的ASCII/BASIC模板、反馈控制的PID模板、运行控制和加工的高速计数模板、单轴位置控制模板、双轴位置控制模板、凸轮定位器模板、射频识别接口等。此外，在输入输出的相关元器件、强干扰情况下输入输出的电气隔离、接地隔离等方面也会更加完善。
PLC中的CPU配合存储器完成控制功能。与DCS系统处理温度、压力、流量等参数不同，采用快速扫描周期，一般为0.1~0.2s，更快的扫描周期为50ms以下。这是一个数字采样控制系统。
3.3 PLC软件
为了完成控制策略，替代继电器，使用户完成类似继电器电路的控制系统梯形图，编制了一套控制算法功能块(或子程序)，称为指令系统，固化在内存ROM中，用户在编制应用程序时可以调用。指令系统大致可以分为两类，即基本指令和扩展指令。通用PLC的指令系统细分为:基本指令、定时器/计数器指令、移位指令、转移指令、比较指令、转换指令、BCD运算指令、二进制运算指令、递增/递减指令、逻辑运算指令、特殊运算指令等。这些指令大多类似于汇编语言。此外，PLC还完善了足够的定时器、计数器、内部继电器、寄存器、存储区等内部资源，给编程带来了极大的方便。羂C61131-3
由于各PLC厂商的指令系统和用户对编程方法的要求不同，IEC制定了基于Windows的编程语言标准IEC 61131-3(IEC 1993颁布了国际标准IEC 11365438)，规定这包括文本编程(IL，ST)和图形编程(LD，FBD)，SFC可以在两种编程语言中使用。IEC技术委员会(TC65)开始执行。
IEC61499项目扩展了IEC61131-3，这是通过通信网络互连的模块化分布式系统的架构标准，并将改进IEC61131-3。这是基于数字技术的可编程逻辑控制装置在高水平上开放的标准化文件，是PLC发展的一大趋势。一台或多台PLC与一台PC机相连，PC机起着原始编程器和人机界面操作站的作用。90年代的这种新趋势为系统集成带来了商机，同时编程软件、人机界面软件(监控软件或组态软件)和软件接口(或驱动软件)也得到了发展。
PLC厂商在原有CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础上，逐渐增加了各种通信接口，提供了完整的通信网络。由于数据通信技术的快速发展，用户对开放性的需求强烈，现场总线技术和以太网技术也同步发展，所以由PLC组成的PCS系统比DCS稍好。罗克韦尔AB公司形成了多层结构体系，即以太网、控制网、设备网和Asi(原来的DH+网也兼容)。除了Profibus-DP通信网络和Profibus-FMS网络，西门子公司提出了S7路由网络，即Profibus-DP和Industrial Enternet。网络还在发展，中国应该已经积极投入了。
2001年，我国机械工业成为工业发展的新亮点，总产值比上年增长17.15%。汽车产量世界前10，机床产量世界第五。机械行业利润增长33.35%，占全行业新增利润的60%以上。出口也出现了可喜的增长。机械行业提出实施网络化。对于这一点，PLC从业者要有清醒的认识，要特别努力处理好组网的开放性、网络组成的性价比和网络的可靠性、安全性、先进性。
网络向上连接是互联网问题，向下连接是现场总线问题。此外，现有网络能否采用以太网“E网到底”模式，网络采用客户机/服务器模式、浏览器/服务器模式、生产者/消费者模式，接口软件采用OPC模式等都需要进一步落实。PLC与智能MCC电机控制中心、与数控机床配套的NC/CNC数控设备以及其他运行控制系统、电气控制设备、变频器和软启动器连接。PLC应与DCS配合，并作为DCS的远程I/O站。为了与IPC配合，除了人机界面外，用IPC作为软件PLC的I/O部件是可行的。此外，还有PLC与紧急停车系统(ESD)的关系，以及PLC与立体仓库、机器人、CAD/CAM等的关系。总之，PLC要兼容各种新技术，让PLC成为真正的“计算机”。
PLC的应用领域广阔，还有很多领域亟待开发，比如海关对过境车辆的认证(深圳盐田)，自动售药(部分中药店)。此外，在离散事件系统中，如路网交通流(车辆计数、乘客计数和停留时间测量)、物流系统、柔性制造系统(敏捷制造系统)和所有非标准的按需服务系统，都可以用PLC进行建模、采取对策和优化。PLC的未来是光明的，所有悲观的论调都是站不住脚的。至于技术进步，PLC和其他技术融合甚至消失还需要一段时间！