随着我国改革开放的不断深入,国外厂商纷纷看好中国的市场,在中国建立他们的办事处,甚至将他们的亚太总部设在中国。国内企业纷纷引进国外技术,从而促进了一批技术引进企业、合资企业的建立,带动了我国可编程序控制器行业的技术发展。可喜的是从90年代初期开始,由于可编程序控制器应用的不断深入,国内又掀起了自主研制开发可编程序控制器的高潮,虽然多为小型可编程序控制器,批量亦不大,但其功能、质量和可靠性已有明显的提高,代表产品如南京嘉华的JH200,I/O为12到120点,有高速计数器和模拟量功能;杭州新箭公司的D20P,其I/O为12/8点,D100的I/O可从40点扩展到120点;兰州全志的RD100、RD200,前者I/O为9/4点,2点模入,后者I/O为20~40点,扩展的功能有编码盘测速,热电偶测温和模拟量I/O,能联网32台RD200以及与PC机进行实时通信。同时,中大规模的可编程序控制器在国内也开始出现,交通部上海船舶运输研究所的STI2000,I/O为256点,多台联网时I/O可达4096点;北京和利时公司研制生产的Hollias-PLC可编程序控制器,其中典型的产品为数字量I/O达1024点,模拟量I/O达256点,内置TCP/IP通信接口,很容易接入管理网,配有PROFIBUS-DP现场总线的主站,从站和远程I/O,并与合作伙伴一起推出了InterControl G3小型可编程序控制器系统。在国外产品强手如林的情况下,这些产品已具有和国外同类产品进行竞争的能力,充分说明国产可编程序控制器发展已进入了一个新的阶段。
新一代可编程序控制器的技术现状
为了适应日益剧烈的市场竞争,新一代的可编程序控制器在技术创新方面有了长足的进展,主要体现在以下方面:
执行多任务功能的出现
所谓执行多任务,就是在一个可编程序控制器系统中,可同时安装几个CPU模板,每个CPU模板执行各自的任务,控制与其执行任务相关的I/O模板。
网络能力的强化
网络能力的加强,使可编程序控制器已经突破了原有的使用范围,特别是引入现场总线、工业以太网、无线网络及Internet等技术后,可编程序控制器的应用已今非昔比。典型的可编程序控制器的网络拓扑结构为设备控制层、过程控制层和信息管理层3个层次。在设备控制层中,引入了现场总线,使得工业生产过程中的现场检测仪表、变频器、MCC控制柜等一切现场设备都可直接与可编程序控制器相连;在过程控制层中,传统意义上的人机界面的功能已经焕然一新,使可编程序控制器能实现跨地区的编程、监控、诊断、管理,实现整个车间及全厂范围的控制;在信息管理层,向工业以太网的扩展,使控制与信息管理融为一体。
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罗克韦尔自动化公司的全方位自动化系统、西门子公司的全集成自动化系统和施耐德公司的透明工厂都是这类技术发展的代表。
高速化处理功能
随着网络能力的强化,可编程序控制器实现的控制功能和控制范围都在扩大,这就要求可编程序控制器实现高速运行和实时通信功能。高速化包括运算速度的高速化、与外部设备交换数据的高速化、编程设备服务处理的高速化、外部设备响应的高速化。为了实现高速化,有些可编程序控制器已在其内核中设计有通信功能,借助于无源数据总线,系统的瓶颈得以消除,这种结构允许多个处理器、网络能在一个机架中使用而没有限制,从而提供了高性能的分布式实时控制系统的解决方案。
大力发展集成化软件
目前,可编程序控制器的生产厂商开发系统硬件费用的比例逐年下降,而开发软件、集成等费用的比例逐年上升。现在的成套软件将可编程序控制器的编程、操作员界面、运动控制、程序调试、故障诊断和处理、通信等集成为一体。人-机界面及监控软件集成了所有开放的标准接口,可直接从生产中获得大量实时数据,并对这些数据进行分析和打包,然后传送到管理层,同时它能将过程优化数据和生产细节的参数迅速地反馈到控制层和现场,从而为集成ERP系统铺平道路。
微型可编程序控制器异军突起
传统的微型可编程序控制器一般为8~64点数字量I/O,1~4点模拟量I/O,体积很小,可直接安装在机器内。但现在的微型可编程序控制器除了上述功能外,在网络功能和人机接口功能上已可与中大型的可编程序控制器相比,这一类微型可编程序控制器是目前发展最快的。西门子公司的LOGO,罗克韦尔自动化公司的PICO都是这类微型可编程序控制器的代表。
信息技术渗入可编程序控制器
信息技术渗入可编程序控制器是为了适应工厂控制系统和企业信息管理系统日益有机结合的发展趋势,适应在控制层面上让不同品牌的可编程序控制器之间、可编程序控制器与分布式控制系统之间有效交换数据的要求。实际上多任务系统的实现、网络能力的提高、软件集成的发展使得信息技术很容易的就与可编程序控制器系统融为一体。
加强安全技术
随着可编程序控制器应用领域的扩大,对可编程序控制器系统的可靠性要求也越来越高,加强可编程序控制器的安全技术也成为了一个新的发展方向。具有容错和冗余性能的故障防止型可编程序控制器已经出现,具备在线插拔的双通道的信号模板和电源模板。内藏冗余的CPU系统的过程控制器也已出现,这种过程控制器利用内部测试电路检查、诊断I/O模板的运行状况,而不是采用冗余的I/O模板。GE Fanuc公司推出了三合一的可编程序控制器,这种可编程序控制器是目前世界唯一实现全系列兼容、热备和三取二表决的高可靠性安全型可编程序控制器。