本讲座撰写人汪仁智先生，重庆工业自动化仪表研究所工程师。 " P) }$ O: o( r* w 1 P% E& e4 t, ^- A
关键词：PLC Ethernet Web e-制造 e-控制 模件 软件工具# w$ i* E' o3 g6 a. |' L2 V; r
4 X( g5 ]5 K2 X- j
一 前言 / q: y- g& n/ j5 O m 7 r. P/ w {6 P$ [' c/ v$ {! u6 B 长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的6 @% T, D, {3 X; }
自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自5 e- V! @5 N+ t
动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对3 O. Z) w& C: E( u, \
自动化的需要。另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐8 ?0 o+ B/ A8 g6 u5 x* G
缩小所带来的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。PLC需要解决的问题依然: O+ Q4 {% s4 r% [! ^1 Q4 F R
是新技术的采用、系统开放性和价格。4 s3 R4 S- ?% ^7 ]
( h8 X4 U; ]- G1 y1 B) g1 d PLC技术发展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为， 3 {* v. I, G4 H8 WPLC将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将会一步; ]- A) y. x) x; b# I8 p
一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提3 F% \, i( @) {/ h+ \
供一定的市场份额。* C2 Q/ G/ h" L6 _* T* ?% U
" Z8 E, H3 Y2 l- s. F- l8 B
在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式6 l$ i& P' q8 _5 ~# C
过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC， 5 Q! p; Z* C3 L1 M: ]但这种趋势也许不会继续发展下去。随着软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的 . o0 s. f$ Y1 ?" P* M* f4 h% R诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC过程控制系) \2 W' }9 P/ J. ^, d, M t3 `3 }
统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发* c' L5 g6 F$ a, i+ V1 T
生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统PLC的技术发展与提高方面作( B& W1 n5 [$ M5 f' r# y( o. C
出更加开放的高姿态。对于控制软件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应 1 A) I, u4 R. X; b商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现得 . A d3 v4 z% H' F, L非常积极。此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将PLC融入更6 _$ N6 O, k2 r. c O; o$ s+ J* I% g
加开放的工业控制行业。) v' ]8 w4 H% ?/ _
$ ?8 E, c: h8 r+ G0 Q' M 二 开放和基于工业PC控制 ( ^# H4 ^3 n9 Z& r 3 N- S* ~' S+ {: ~ PLC制造商已经开始注视基于工业PC控制技术所带来的强大冲击。有专家3 V6 _0 F4 @1 r4 y( `$ A
甚至认为，新商务活动所带来的新技术和开放技术规范将会埋葬传统PLC。PLC 5 J* a/ A, W' X* E0 c$ J) i" e制造商认为，虽然在工业现场安装有大量的PLC控制设备，但他们仍然需要联合% y k u U0 ?8 ^- v% D
工控软件公司，以便开发他们自己的基于工业PC的过程控制软件。 - B: ~ j0 x7 s' G M7 i' K , N; n; K3 F: v
诚然，几年前在工业现场明显存在着新旧PLC混合使用的情况，工业用户不% ]. x0 o# H7 r! l9 q- y; r
得不同时学习相关的新旧知识，甚至彼此借鉴学习。大多数PLC制造商为工业用 0 I e* g4 [6 T" ?' u' Z l户仅仅提供了软逻辑和一种操作平台。3 y! g$ q7 o; \1 o
7 W$ Z* m y/ m0 F9 b! s3 F 在高端应用方面，很难进一步区分PLC控制系统和工业PC控制系统之间的差 r1 K9 V3 Y( a& R3 J# |
异，因为这两者均采用了同样类型的微处理器和内存芯片。形象地打个比喻，如$ ~$ T3 A6 P* b# W% J
果你忘掉工业PC和PLC这些词语字面上的含义，那么在箱子里所能够观察到的恰 $ {3 D' f V/ d恰是一些基本计算机硬件技术，我们更多观察到的却是那些基本技术的复杂化和 , N0 W. f! i6 L6 w( B混合体，这些技术被有效地组合到控制系统中去。; s, q, J |0 M3 a7 l
$ ]. C p* v, W1 n% p+ {' c4 g 另外，采用开放控制的原因一方面是系统功能集成的需要，另一方面也是由' d# a# F( ^3 b! P7 _, l* u
于一些工业用户对功能过分苛求所致。如果能够给予高度的重视，就能够获得更 b; _8 Q6 C# z5 l, K多的基本技术知识。PLC制造商专注于系统功能化，而工业用户则专注于系统应 2 r: L" |4 M- `* f$ c. r+ F用。人们可以看到，将来的发展趋势是将更多的功能进一步集成到一个控制箱内。: S# Y3 \0 @* X! A9 _7 m
因而像顺序控制和过程控制这样的事件将会采用功能化方式进行处理，其他像运 . {2 }2 d2 O1 E* p. ?3 h6 \5 {动控制等也能够共享到相同的控制结构体系中。$ ], O* S1 }) A A2 i. D( ]
9 C' G* Y: m/ ? 可以相信，PLC技术将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业PC2 }4 }3 D6 D9 U3 D1 ~$ c2 y* L
的控制系统。后者除了在灵活性方面比传统PLC具有截然不同的优势外，还具有4 v, f$ E+ X$ U2 A
其他优点，如能够缩短系统投放到市场的周期，降低系统投资费用，提高从工厂 G2 T/ R% |7 b. m! l% V/ x底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等。 , l6 T2 \$ e1 Y' [, X ( P3 R2 ^0 p- K6 R& }7 ]& F
关于工业PC控制系统的实时响应问题已经得到很好的解决，也许其主要的东 # K2 s6 C* `, n西仍然隐藏在技术背后，但缺乏相应的跟踪记录。对于PLC来讲，坚固性是其主要 6 \' C3 U8 u# I% I1 W- n4 V) ^9 S特点之一，这已经有相当多的跟踪记录来验证。工业用户仍然非常小心地对待PLC， ! f1 I W0 U l6 k3 D他们正在对PLC作不同的技术测试工作。在利用一种新技术时，工业用户需要考虑 ' X3 M- w% G! H% `$ R( c的问题是要冒多大的风险，同时需要考虑对其商务活动能够带来多少机会和收益。 9 y. t2 W( e" R* C5 S # [/ J; l: ], [7 u
但工业用户不完全相信开放式控制系统所带来的好处。随着技术的进一步发展，9 P9 D! T% _7 u) d/ D3 [
他们开始逐渐淡化这些思想观念。工业用户正在平衡采用新技术所存在的风险和给: x; N- I! @- K2 _- o
他们的商务活动所带来的收益，以便为今后的决策提供有效的保障。) y1 m. k( v6 X# x+ D- C
5 n$ Y- ^6 D( f" S4 W+ r7 M1 j! w W 工业PC技术提供了许多功能，能够增强PLC的功能特性，包括内藏视频和高速 3 v6 J2 W. i4 k5 p' |' {浮点数字协处理器。尽管Microsoft公司没有进一步提升该项功能特性的计划，但新 # L! u. X$ K3 w! _$ ?* o的Windows CE 3.0完全能够更好地满足过程控制的需要。# A9 E5 D }2 J
6 i7 ~0 J% V# e; Y3 k
不久前，Siemens公司公布了一套新的基于开放式控制系统的软件产品，即3.0版 ! w' A! u! \: n* v# @3 h" H本的SIMATIC WinAC (Windows自动化中心)。WinAC是基于Windows NT，与SIMATIC S7 9 V: p3 B2 ]9 o+ F
PLC& e' p7 t: @/ t5 g6 L+ F
兼容的适合于工业PC的控制系统解决方案。WinAC . R% v8 P$ r9 u9 }4 o2 R3.0提供了具有较高集成度的Profibus现场. L% b5 `5 g# F. j& M' t+ L6 L
总线局域网的连接性能，以及远程程序设计。此外，它还为现场控制设备本地化集成提, J- j0 l8 f2 [
供了: V9 s& u$ T0 ~- u
一种新的DeviceNet I/O设备驱动程序，用于连接所安装的DeviceNet I/O设备。 0 p) k) M" G i; U + K: b* V# [8 \7 [0 V( j Steeplechase软件公司也已推出了一套支持硬实时过程控制的嵌入式Windows : K5 v' l; z- a9 ]& vNT操作系统5 V- t& s! v, I' w6 ?8 ^
接口部件。该部件进一步结合了Steeplechase公司采用SBS技术并运行于Windows ; r. M' n/ |+ ]: C, C6 b, @
NT环境的工业 " w* y( }* G$ O2 k: V, GCompact ( X; D N: q7 B
PCI的硬实时控制软件。现在，Steeplechase公司的可视化逻辑控制器已经升级到5.0版 0 _8 ~( `0 \# ~& Q H。9 ]6 ^4 ^$ E% z
该控制器适合于Windows NT 4.0和Windows - H$ Q t' q% A6 r# ^
2000两种操作系统，它的实时引擎能够直接与普通 1 d, M B- _+ j: P- D8 V% v/ _& F的Ethernet和TCP/IP集成在一起。5.0版本的控制器利用了一种增强型OPC服务器驱动程* h" A7 R, p3 _2 W5 S
序，因' s* ^' Z- c& R
而比以前的版本具有更快的运行速度。其他一些特点还包括新的OI网络特性，以及能够 - \! b; p9 o! [0 D: _0 {让工业 8 u$ o7 F6 B+ _3 k' r用户自己设计出丰富多彩的动态图形画面等。 ' _1 R# k4 V" l/ i$ B- e; e 9 H- H v2 F+ T5 _
Transysoft公司最近推出了新版本的ISaGRAF系列工业控制组态软件包，即ISaGRAF% Z1 x1 B7 s4 a6 i, W
PRO，; g, Z) X! \# _+ z7 Z8 U: N
它是基于IEC : B0 _- f1 W8 _1 X6 E5 |
61131-3国际标准，并独立于任何硬件平台的软逻辑自动化控制软件包。在一个网 1 g+ R# O" N2 S+ X' e络化过程控制系统环境中，该软件包能够应用于多种组态和分布式控制系统的开发，它 ) W x+ M. H8 g! R$ K! n包含了9 V0 j$ M7 e6 B" H0 a ]
一套开发工具、应用程序工作平台，以及相应的“虚拟机器”运行时目标。该运行时目 - N" S, A4 ?. m' }! l/ W9 b标能够运 ; }9 `0 H& w1 o* Q行于各种各样的硬件平台。 5 C' Q: Q: o) x# ] # @4 T( l# G8 L" x% \7 Y9 ~
CTC自动化工程公司已经发布了一套新的控制软件包MachineLogic PCLC 5 H* O- o$ S0 A$ w! S T
(工业PC逻辑! u& [4 C1 Q9 y6 b, A& g# I7 ]' V
控制器)，该软件可以让工业PC扮演PLC的角色，且仍然保持着工业PC的功能特性。该软4 W( I+ }- @ q L, h$ l! {+ e/ [
0 }# v/ |: Z' f$ q. P
件能够完成一台PLC所确定的控制任务，并且与程序执行时间一样快，均在1ms以内；还 ; B. C! F' A5 Q; v( x$ r" s( b y" G& D6 O8 o! _- q2 y2 z" X
能够同时处理多任务工作，但不能同时超过16个控制任务。一种具有优先级和多任务处 9 W* e9 M' A% U, w, o+ W理 8 s8 s! [. w- R4 H* D) `& A {' u内核的机制保持着对每一件控制任务的跟踪，确保控制任务能够取得最高的优先权。该; b" ^& `2 ~; J u" |$ n! x: T
软 ( @- \) ^# o. I" _- z' e% ?5 \) t# d( h件能够运行全部5种IEC 4 p. Y% j# [4 E, X; v9 M8 B; ^. B8 N
61131-3标准程序设计语言和PID控制程序，支持两种类型的I/O控) p- s' ]! V4 |% A2 b
制设备。一种是像Profibus和DeviceNet等这样的现场总线I/O设备；另一种是像ISA和P / G3 H* t; l1 MC/104( t7 \9 P( m7 L" \5 W3 e
这样的工业PC * v, D" s: n: L2 ]# n9 t5 w1 u8 _I/O模板。另外，该软件还提供了对控制系统的在线编辑组态功能。程序可4 m" |( T) ]! V9 |( I H
以在Windows 95/98和Windows NT下开发并运行，但也能够在RTXDOS下执行。 2 w+ U$ M" x1 M9 {! l 6 j# V6 A+ }( A- M5 L% V SoftPLC公司也提供了一种工控软件产品Tealware，有人非常形象地把这种软件产 6 O f }. [: w+ N烦谱 ; \' d, @7 C" e! j穿着工业PC衣服的PLC。那些安装在支架上的控制系统已经有了小型PLC的形状系数，但: e% c; b& s9 v$ @
( T" ?4 N2 G1 z; R' x; {# U: Q6 m, ?1 USoftPLC公司的控制软件已经被嵌入到CPU中。Tealware软件能够满足各种类型工业用户 * w5 U4 R. V/ [/ b+ e的需要， 3 ~/ c/ B7 L0 a/ u& [从小型、单机系统到大型、分散多控制工作站应用。其特点包括全系列I/O模件、内藏E, U9 D. ` u5 J, Q A1 x
thernet1 t! K/ o% |2 S
和工业串行通信接口。 7 s- u4 K* N' |0 P5 Z: T: D* a 1 e# t7 }( D; ~ 最近，Tealware软件已经升级到2.3版本。其中，控制软件提供了事实上无限的梯 + J; r- @' {$ G) l9 z# F
瓮 ^$ [& ~$ X8 ?1 p; ]逻辑控制步序，同时允许有超过百万字的数据表；许多OI/SCADA应用接口；内藏Java引. i( H8 S9 M' [% ]( H3 V& B3 s
3 g3 s1 `4 X) U0 b* }! r擎和FTP服务器用于远程维护与管理；支持用户自己编写的C、C++、Java程序和设备驱 + C5 E) V9 z6 K( h6 I/ Q) R1 O- K' h
程序；适合于嵌入式Web服务器的应用；程序设计的在线运行模式；坚固的I/O模件支持( d$ Z2 o# ^8 e+ ~7 x
6 [8 Y# Y$ W7 K3 ~: o) F+ f- j# g 三 Ethernet的扩展与进一步容纳Web技术 $ ?0 L7 ]# o- b( @ 7 T! v: g8 S5 ^. ], k8 ]& d% f 当前，在所有过程控制领域，最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展。PLC % k9 c* G- C6 p' U7 L
膊 ' L& _7 F9 u- V例外，现在，越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口部件。在最近的几年间，我 5 s; c+ d# E9 r A, `3 l. N
且 3 i( M9 [2 |/ J' I6 R# I
经看到，发展比现有普通小快灵PLC更加强大的PLC是一种趋势。Ethernet将会成为PLC 0 Y* l9 _3 }& Q Z a- N/ ~ $ ~* g4 j3 i* n( j8 X信标准吗？也许最终结果是这样的，但现在还为时尚早。对于在PLC上提供Ethernet接 3 D/ e: k; p; n4 |! F
诮 % u0 x( H+ _$ Z! }0 p
能够解决所有通信问题，人们普遍存在着误解。Ethernet仅仅定义了OSI参考模型底部 f/ O2 T, M( k) d* \ @7 e k
募 , f: ?( v0 R9 [2 K
层协议标准，如果上层协议相互之间不能兼容，那么仍然不可能进行相互之间的通信处 - u+ ]8 M. l4 D! p理。 0 O6 p8 _) \3 n; ^; {* {打个比方，这如同一个不懂英语的中国人与一个不懂汉语的美国人之间是不能够通过电 ( |( O0 t2 v$ x+ E% z话' g% _+ v+ \( f5 R, R0 g2 N
进行对话一样。因此，协议就是设备之间相互通信的语言。) B+ Z( _& V* I" n' V3 _
% E( w, {" N/ Z: d 另一方面，前进的步伐已经迈出，我们只有迎着困难而上。为了将Ethernet技术应4 Q5 s& c4 V. [7 |) B9 u* `% F
用到 / U, z: C& I% k5 Z S工厂底层的现场过程控制设备中去，ODVA协会为此建立了一套全球性标准技术规范，即9 X' O- Z6 a7 ^6 X! t8 d. h n
! c- m5 X+ W I8 iEthernet/IP标准，以便能够解决在实际工作中所遇到的困难。 u/ g2 b, I6 Z! z }
赣公网安备36040302000210号 )|网站地图
狗仔卡
发表于 2006-9-9 01:44:47
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
发表于 2007-9-27 20:50:19
