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PLC大批量替代繼電器高端化迎接無線時代

發布者：skally 發布時間：2015-07-16 17:56:59

PLC開始大批量地替代繼電器和計時器，未來PLC將具有巨大的發展潛力。同時，這是一個無線的時代，我們可以看到工業應用確實需要在更廣范圍內具有魯棒性的無線技術，而高端化PLC能夠滿足用戶需求的標準化，確保數據的完整性。
　　就軟件而言，梯形語言最初基于繼電器和定時器模擬自動系統，已經成為最廣為應用的PLC編程語言;但是其他的選擇也在慢慢出現，如IEC61331-3的編程語言。在未來，PLC將會在硬件、軟件和通訊的領域持續進步來適應科技的發展。可能的演變將會包括PLC及可編程自動控制器(PAC)部分功能的合并，以實現從工廠底層到頂層的通訊。
更小，更快，更好
　　電子工業的不斷發展，讓今天的處理器、電路板及元器件尺寸不停的縮小，這些技術慢慢的作用于PLC，使其更穩定、可靠及堅固，并帶來了功能的進一步提升，比如更快速的處理器，可擴充的內存能力及新的特色通訊機制等。
　　為響應市場需求，許多特性和功能正在從高端往低端PLC遷移。例如，我們可以預期未來的小型PLC將擁有更多高端PLC的特性，而中高端PLC也將提供更小、更緊湊的解決方案，以滿足客戶的需求。
　　同時，PLC也因內存成本和尺寸的減少而獲益。這些優勢極大地提升本地化數據存儲能力，允許將PLC用在之前需要昂貴的數據抓取系統的應用場合。這也為其他功能的實現帶來可能性，比如產品信息的板載存儲，以便于加快故障排除。
　　今天的PLC也從USB技術中受益匪淺，使得聯網、編程及對控制系統的監控變得前所未有的容易。隨著USB技術的持續進步，以及更小的迷你USB連接器的出現，你可以期待在更多的小型PLC上看到這種通訊選項。
　　另外一個的例子是，從快速變化的消費類電子世界快速滲透到工業市場的非易失性便攜存儲設備。通過在一個小小的封裝里面提供大量的附加存儲空間，它們給PLC的用戶帶來了非常大的好處。這些可能的選項包括USB裝置，SD卡，miniSD以及MicroSD卡等，從而為最終用戶、機械制造商及系統集成商增加高達32GB的額外存儲空間。
PLC和PAC的融合
　　許多工業控制器供應商還在以PAC和PLC之間的異同為賣點，但是未來的自動化工程師考慮他們的系統時，可能不會關心到底是何許名字，他們只會專注于性能和實際的功能。就像這兩種設備的定義和特性不斷演變樣，PLC和PAC將會彼此融合發展。
　　基于這種演變，在低端和高端市場會出現大量的機會。隨著硬件技術的進步，先進的功能將進入低端處理器。這將反過來推動供應商將更多功能和選擇融入高端產品中。
　　高速處理器和更多的存儲空間將會促進高級功能的應用，比如運動控制、視覺系統的集成及多種通訊協議的協同支持。當然，PLC也將依舊保持其簡單的特性來吸引更多用戶。
　　在PAC與PLC相互融合期間，我們可以看到這兩種產品自身不斷地完善和進步。PAC可以允許用戶在傳統意義的工業自動化的領域進行拓展，鼓勵供應商研發新的產品來滿足客戶的需求。
　　這些需求向產品設計者發起挑戰：迫使他們尋找新的方向，如支持現有的元器件構建一個新的系統以滿足嚴酷的工業環境。未來的挑戰將包括提供可連接性，存儲的擴展能力，以及控制器處理能力的提升，以應對日益復雜的應用，同時還要求維持甚至降低最終產品的成本。
梯形語言：不說再見
　　50年前，硬接線的繼電器邏輯被梯形語言替代，這種語言為熟悉繼電器邏輯的技術人員和工程人員帶來了便利，但是它也有其局限性，尤其是在過程控制及數據處理應用中。
　　IEC61131-3提供了對于工業控制器的另一種編程語言，但是梯形語言還是有其自身的優勢，并且一直顯示著它獨一無二的魅力。雖然對于過程控制來說，有連續功能圖示，結構化的文本對于數據處理也是不錯的，其他的IEC語言也有自己的優點。但是梯形語言仍將是PLC編程語言的領導者。
　　供應商及他們的客戶采購內置梯形語言邏輯編程的PLC，并使用此類的PLC控制大量的基礎設備。也有大量的工程師、技術員、電器工程師及維護工人傾向于梯形語言這種簡單的編程技術。不論硬件如何發展，這種語言還會作為PLC的工業標準持續很久。
　　雖然梯形邏輯語言可以作為簡單的機器控制的基石，但功能塊編程技術可以減少代碼數量，尤其是需要將PLC代碼融入統一編程環境的時候。
統一的編程環境
　　將PLC、運動控制及人機界面(HMI)的編程結合到一個統一的環境，是未來幾年的一種趨勢。將PLC和HMI集成在同一機架上可能會成為下一個趨勢，不管顯示器是包含在組件中還是作為外部選項。無論同樣的處理器還是集成到PLCI/O機架的HMI模塊，當前的技術都能夠支持這兩種方式的組態。
　　有一個獨一無二的編程環境對于大多數用戶來說是理想的，只要不是太復雜。這些模塊結合的好處包括減少學習周期和研發時間。但是，如果這個編程環境并不是設計合理，那么將會變得笨重的和不易操作。
　　擁有統一的編程環境的重要一步是確保設備之間可以共享同一個標簽名數據庫。標簽名是在程序和過程之間的重要連接。建立數據庫是一項耗時的工程，減少這些重復的任務會縮短整體研發時間并減少錯誤幾率。
　　迎接無線的時代
　　在過去的幾十年特別是90年代早期，在工業應用領域出現了大量的不同的通訊網絡和協議。隨著時間的推移，這些不同的選擇逐漸剩下幾個領導者。跟消費類電子PC與其外設一樣，這種趨勢將會持續，未來會聚焦于可以自我配置的即插即用方案。
　　其實并沒有必要去關注這些通訊技術是否能達到真正的實時，因為以太網和其他許多工業控制網絡的原始速度是遠遠快于絕大多數應用的需求的。
　　關于本地存儲設備和其他裝置的通用接口，USB雖可用，但是有其限制。USB是即插即用的，但是給USB集成硬件和軟件是需要設備供應商額外投入的。正因如此，工業硬件供應商的緩慢變化，如條碼識別器和電子稱等硬件供應商在短期內仍將采用RS232接口。
　　目前，高端PLC的通訊接口可以適應多種協議。預計未來隨著用戶需求的標準化，這種情況有望得到改觀，可能僅僅只有以太網和無線形式，或者再加上一種可能的選項工業藍牙。
　　這是一個無線的時代，但是，在我們看到商業和工業無線通訊協議的大融合之前，工業應用確實需要在更廣范圍內具有魯棒性的無線技術，并確保數據的完整性。
　　在這個領域內，我們也看到了進步：從最新的Wi-Fi(802.11n)，ZigBee(802.15.4)協議到點對點連接，網狀連接及藍牙和近場通訊的興起，但是目前這些并沒有成為執行關鍵任務的工廠底層適用的解決方案。未來在適合無線應用的遠程終端設備(RTU)，或者一些非關鍵的監控應用(不要求實時控制)中，或將更廣泛地采用無線技術。
全集成工廠
　　在PLC的未來最引人注目的變化應該是實現企業資源規劃(ERP)系統或其他高層級系統與工廠層的集成。在過去，主要的一體化任務是提取機器和過程數據，并將之向上傳到那些高層級系統。未來，采用hooks和函數等的新技術將會簡化這種集成。
　　鑒于此，控制器制造商在設計PLC解決方案時，需要更多地考慮用戶的需求。這種方案不僅僅用于控制，同時還能夠實現無縫操作，并提供數據給需要的用戶。這可能包括提供通過瀏覽器或者移動app提供數據的接入，或者包括接入數據庫的工具。
　　增強的通訊、提高的處理速度和更大的存儲容量賦予PLC管理自己產生的數據的能力。這是PLC的自然發展趨勢。
　　雖然形式、用途和性能將會有大幅度的變化，但是在未來，PLC這個名詞依然會作為很多的工業自動化控制器的名字延續下去。PLC的尺寸會持續減小，硬件的發展也將為PLC帶來新的特性和功能。軟件和通訊能力的提升，將賦予PLC這個悠久的名字一個全新的定位——工業自動化平臺。