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PLC的可持續發展

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 14:09:13 來源:中國自動化學會專家谘詢工作委員會

    1968年,“PLC之父”DICKMORLEY與他的團隊經過了一年多的鏖戰,製成了模塊化的數字式控製器,開創了PLC的新世紀。

  2010年,距PLC誕生整整42年。

  42年間,PLCchengweishixiangongyekongzhidezhongjianliliang。tadegongnengbuduanwanshan,yingyonglingyubuduankuoda,tijiqueyuebianyuexiao,taduiyugongyekongzhijishudejinbuyushehuifazhansuofahuidezuoyongwukeguliang。PLC以它的高可靠性和易操作性,主導了工控行業數十年,如今,他卻麵臨著巨大的挑戰。甚至已經有人開始懷疑PLC終有一天會被IPC所替代。通過筆者與一些最終用戶的交流,他們普遍認為PLC依然有著很大的市場。上海百盛化工有限公司工程師費玉成說道:“PLC在(zai)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu)是(shi)一(yi)種(zhong)很(hen)可(ke)靠(kao),很(hen)實(shi)用(yong),效(xiao)率(lv)很(hen)高(gao),耐(nai)用(yong),物(wu)美(mei)價(jia)廉(lian)的(de)工(gong)具(ju)。隨(sui)著(zhe)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan),傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)不(bu)斷(duan)智(zhi)能(neng)化(hua),PLC在今後三網合一的工業自動化控製領域將起到很有效的作用。”華北製藥股份有限公司白蛋白項目組電氣儀表主管周曉峰則表示::"PLC在中國市場還有一定的發展空間,畢竟它有著極高的性價比,一些中小型企業采用PLC產品的可能性很高。”

   PLC雖然有著它固有的優勢,但麵對客戶需求的不斷變化,PLCyaoxiangshengcun,jiubixutupochuantongmoshi,jijiqiuxinqiubianyishiyingxindeshichangfazhan,bijingrenhechanpincunzaidegenbendouqujueyuyonghuheshichangdexuqiu。erjuyoudichengbenyoushideqianrushiPLC,正好能夠滿足這一需求,未來,智能化的嵌入式PLC勢必會更多地蠶食傳統PLC產品市場。

  嵌入式PLC具有很大的發展空間——彭瑜 PLC OPEN中國組織主席

  根據《ControlDesign》雜誌的調查,2009年美國機械行業的PLC用戶占2/3,而PAC和PC控製加起來隻占13%,嵌入式PLC僅占5%。這至少可以說明,嵌入式PLC具有很大的發展空間。但目前關於嵌入式PLC似乎並無確切定義。有些人把交流變頻調速器或HM工(人機界麵)或其他設備(如運動控製器)內嵌PLC的功能歸類於嵌入式PLC。如英國敏思谘詢公司(IMSResearch)關於2008年嵌入式PLC的市場報告就是如此界定的。與此同時,國內外還有很多人把采用SoC嵌入式片上係統芯片和嵌入式實時操作係統實現PLC功能,並能用IEC61131-3的標準編程語言編程的,叫做嵌入式PLC。這裏談到的是後一種概念。

  目前市場上的嵌入式PLC的發展呈現多元化發展,國內外企業均有很好的表現。例如德國赫優訊是一家以現場總線技術和芯片、模塊為主業的科技企業,極有發展活力。他們推出的將現場總線技術和PLC技術結合的net PLC很有特色。再如Rabbit半導體公司的嵌入式PLC開發套件就以其3000係列單板機為硬件基礎,配以基於IEC61131-3的ISAGRAFV3.5編程環境支持5種PLC編程語言。國內幾年前就有華中科技大學在EASYCORE1.00核心芯片組中加載了嵌入式PLC係統軟件,作為硬件平台,開發了多模入通道的嵌入式PLC。還有一種發展路徑是以開發PLC與人機界麵相結合的硬件/軟件一體化為目標的平台,充分利用CASE(計算機輔助軟件工程)工具,結合各類嵌入式芯片的開發平台和各種輸入/輸出通道的硬件電路庫,專為機電設備開發客製化、具有ODM性質的專用PLC。這方麵的代表是杭州電子科技大學計算機學院的嚴義教授領銜的團隊。

  嵌入式自動生成技術與新型PLC的架構——嚴義 杭州電子科技大學

  目前,嵌入式自動生成技術麵臨著諸多挑戰。在嵌入式軟件設計技術方麵,主要表現在以下幾個方麵:

  (l)嵌入式係統越來越多采用SOC,帶來深度嵌入設計,平台化需要蜘硬件同步設計。

  (2)構件化需要研究適應嵌入式計算特征的構件表達和組合,解決異構嵌入式構件的可組合性分析以及構件組合與驗證等係統構造問題。(習(xi)網(wang)絡(luo)化(hua)使(shi)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)呈(cheng)現(xian)開(kai)發(fa)特(te)性(xing),多(duo)模(mo)式(shi)通(tong)信(xin),多(duo)任(ren)務(wu)協(xie)同(tong)等(deng)使(shi)得(de)傳(chuan)統(tong)的(de)並(bing)發(fa)計(ji)算(suan)模(mo)型(xing)難(nan)以(yi)刻(ke)畫(hua)網(wang)絡(luo)化(hua)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)的(de)概(gai)。需(xu)要(yao)研(yan)究(jiu)一(yi)種(zhong)集(ji)成(cheng)化(hua)計(ji)算(suan)模(mo)型(xing)言(yan)解(jie)決(jue)多(duo)計(ji)算(suan)模(mo)型(xing)的(de)統(tong)一(yi)化(hua)語(yu)義(yi)以(yi)及(ji)多(duo)模(mo)型(xing)的(de)互(hu)操(cao)作(zuo)。

   (3)qianrushixitongguimoyuelaiyueda,xitongzhuangtaiyurenwuxingweichengxianjiaoqiangdedongtaixingheyanhuaxing,jingtairenwutiaoducelveyibushiying,xitongxingweinanyiyuce,dailaixindeketiaoduxingfenxiwenti。

  在嵌入式係統設計技術方麵,主要表現在以下幾方麵:

   (l)智能化進一步加劇係統狀態的動態自主演化,增加了係統的正確性和完備性等驗證難度。

  (2)關鍵應用的實時性、可靠性、保險性等多維可信特性成為係統非功能特性設計的重點,嵌入式係統同樣存在行為可信問題,功能的正確性與完備性+時間約束、能源消耗、容rong錯cuo能neng力li等deng非fei功gong能neng需xu求qiu,提ti出chu了le適shi應ying非fei功gong能neng性xing的de新xin型xing設she計ji模mo型xing與yu驗yan證zheng方fang法fa。例li如ru,如ru何he有you效xiao地di驗yan證zheng嵌qian入ru式shi實shi時shi軟ruan件jian設she計ji是shi否fou滿man足zu給gei定ding的de時shi間jian規gui約yue。

  (3)嵌入式應用的普適化環境,對嵌入係統開發支援提出新的需求,如需要豐富的嵌入式接口仿真能力。

  作為解決當前軟件危機的一個途徑,基於構件的開發在傳統的軟件行業開始了大量的研究和應用,采用構件開發的主要好處如下:

  (l)隻有少量的軟件部件需要從頭開發,可縮短整個軟件產品的開發時間,同時降低開發成本。

  (2)通過重用已有的經過檢驗的軟件部件,提高了整個軟件產品的質量。

  (3)可以減少需要維護的軟件部件(主要是新開發的軟件部件),降低軟件維護成本。

  OEM的軟件時代——宋華振貝加萊工業自動化(上海)有限公司

  由於傳統的PLC無法滿足複雜控製需求,因此產生了借助專用的控製器或者IPC設計以滿足算法集成和高性能的處理需要,因此PLC要想生存,就必須在應用開發中加強行業應用軟件包、算法集成,並且注重軟件開發性應用。軟件帶給PLC的新時代正在到來。

  軟(ruan)件(jian)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)粘(zhan)合(he)劑(ji),它(ta)使(shi)得(de)不(bu)同(tong)的(de)硬(ying)件(jian)組(zu)件(jian)被(bei)組(zu)成(cheng)一(yi)個(ge)整(zheng)體(ti),服(fu)務(wu)於(yu)機(ji)器(qi)設(she)計(ji)的(de)性(xing)能(neng)和(he)功(gong)能(neng)性(xing)需(xu)求(qiu),而(er)另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian),通(tong)過(guo)軟(ruan)件(jian)設(she)計(ji),在(zai)硬(ying)件(jian)投(tou)資(zi)基(ji)本(ben)不(bu)變(bian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),機(ji)器(qi)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)靈(ling)活(huo),適(shi)應(ying)各(ge)種(zhong)生(sheng)產(chan)的(de)變(bian)化(hua)要(yao)求(qiu)。

  軟(ruan)件(jian)提(ti)供(gong)了(le)機(ji)器(qi)設(she)計(ji)的(de)無(wu)限(xian)可(ke)能(neng),也(ye)同(tong)時(shi)賦(fu)予(yu)了(le)硬(ying)件(jian)更(geng)高(gao)的(de)附(fu)加(jia)值(zhi),它(ta)使(shi)得(de)硬(ying)件(jian)的(de)潛(qian)在(zai)功(gong)能(neng)被(bei)無(wu)限(xian)的(de)放(fang)大(da),在(zai)相(xiang)同(tong)硬(ying)件(jian),或(huo)者(zhe)僅(jin)需(xu)要(yao)微(wei)小(xiao)的(de)硬(ying)件(jian)投(tou)資(zi),即(ji)可(ke)實(shi)現(xian)機(ji)器(qi)的(de)更(geng)加(jia)靈(ling)活(huo)的(de)生(sheng)產(chan)適(shi)應(ying)能(neng)力(li)和(he)巨(ju)大(da)的(de)變(bian)化(hua)可(ke)能(neng)性(xing)。

  OEM機(ji)器(qi)設(she)計(ji)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)平(ping)台(tai),在(zai)這(zhe)個(ge)平(ping)台(tai)基(ji)礎(chu)上(shang),首(shou)先(xian),根(gen)據(ju)市(shi)場(chang)的(de)需(xu)求(qiu)為(wei)機(ji)器(qi)設(she)計(ji)概(gai)念(nian),定(ding)位(wei)於(yu)某(mou)個(ge)市(shi)場(chang)範(fan)圍(wei),然(ran)後(hou)據(ju)此(ci)提(ti)出(chu)係(xi)統(tong)的(de)功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)和(he)性(xing)能(neng)的(de)指(zhi)標(biao),根(gen)據(ju)此(ci)要(yao)求(qiu)搭(da)建(jian)係(xi)統(tong)的(de)硬(ying)件(jian)架(jia)構(gou),選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai),這(zhe)個(ge)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)提(ti)供(gong)了(le)統(tong)一(yi)的(de)融(rong)合(he)能(neng)力(li),而(er)B&R的AutomationStudio提供了麵向所有硬件對象的整體集成能力。

  技術、產品、產業化,PLC可持續發展之道——徐昌榮北京和利時自動化驅動技術有限公司

  技術是PLC可持續發展的必要條件。其中包括CPU平台技術、高速總線技術、各類信號處理技術、冗餘技術、接口技術、軟件編程技術、各類軟件技術、產品生產及製造技術等。

  產品化是PLC可持續發展的基礎。產品研發要以工業應用為目標,必須考慮到高/低溫、潮濕、粉塵、振動、強電磁幹擾等惡劣環境,要使得用戶使用、維護方便、易用性好;未必采用尖端技術,隻要先進、實用、成熟、可靠的技術就可以;企業要圍繞目標尋求全局最優而非局部最優;在繼承中發揚,在吸收中創新,盡量利用成熟的技術積累;產品投放市場前要經過反複測試,比如模擬工業應用環境,考慮到各種極端條件,人為製造各種不規範的應用條件;關注產品及研發以外的基礎工作:各類產品資料、行業解決方案;充分考慮產品化過程中的各種困難,提前製定預案:產品穩定性、可靠性、易用性、環境適應性。

  產品化是PLC可持續發展的保障。要成功實現產業化,需綜合考慮各要素環節,齊步推進,其中主要包括以下幾個方麵:營銷及品牌建設;技術及市場基礎工作,比如目標市場分析、行業研究、市場拓展計劃、執行方案;隊伍建設及人員培訓;銷售渠道建設;生產製造;采購與物流;技術支持及售後服務;產品完善、持續改進及新產品開發等方麵。踏踏實實做好每一項工作,不斷提升綜合實力。

  整合資源,促進國產PLC可持續發展。這需要各環節能力配合,共同推進。比如高校及研究機構研究新技術及行業發展方向;PLC生產企業完成產品化和產業化過程;SI、OEM廠商及最終用戶在條件允許時給予適當支持;政府主管部門從行業推廣、財政和稅收優惠等方麵給予支持等。

  結語

  嵌入式PLC在我國 具有比較廣闊的發展空間,首先在於它十分有利於發揮我國自動化行業發展的兩大特點:有相當雄厚的為機電設備配套的市場基礎;有足夠的、性價比全球最優的設計開發隊伍。我們完全可以以最低的成本、較高的質量,按客製化的要求設計生產為機電設備配套的嵌入式PLc,來替代通用PLC。嵌入式PLC的硬件、軟件、人機界麵、通信等各方麵的功能設計靈活,易於剪裁,更貼近各種檔次的機電設備的要求。嵌入式PLC完全基於嵌入式係統的技術基礎,拿來就可以用。SOC芯片、嵌入式操作係統、符合IEC61131一3編程語言標準編程環境等在市場上很容易找到。在目前環境下開發通用PLC的de技ji術shu不bu難nan突tu破po,但dan搶qiang占zhan市shi場chang需xu要yao大da量liang財cai力li和he人ren力li資zi源yuan投tou入ru。在zai市shi場chang已yi被bei為wei數shu不bu多duo的de幾ji家jia大da公gong司si穩wen固gu瓜gua分fen的de今jin天tian,走zou這zhe樣yang的de路lu線xian似si乎hu事shi倍bei功gong半ban。我wo國guo小xiao型xingPLC近年取得可喜的進步,也同樣證明了這一判斷。所以說,嵌入式PLC在我國市場發展的前景十分可觀。

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