| 2000年后的PLC市场动向 |
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| 2000-10-10 |
北方交通大学（100044） 耿文学 张志远
《国内外机电一体化技术》2000.4
The Trends of PLC Market after 2000
2000年后的PLC市场动向
当前PLC已成为工厂自动化的重要支柱。但从90年代开始，它的主导地位也受到了其它技术的挑战，以微机（PC）为基础的各种控制技术成了它最大的竞争对手，甚至有人说PLC即将消失，但列多的人认为PLC的发展正方兴未艾。近年来PLC正面临着巨大的变革：在应用上，从以工业为主开始迅速地向其它行业扩展，家业、商业、环保和智能建筑等方面的市场已日益开阔；在产品设计上，从结构、系统到网络都朝开放式发展，使各厂家的产品都能兼容和互换；在产品系列上，向大小两端发展，小型化和智能化是它大举占领市场的法宝；PLC的商业技术是借助于近年来飞速发展的计算机技术，使它如虎添翼；具有容错和坚韧（鲁棒）性能的高可靠性机型和系统开始受到用户的重视，它将使人类的自动化目标进入更高的境地。
1 PLC技术正与PC技术融合
把PC中的技术，如视窗（windows）操作系统和网络等向PLC领域融合、渗透和集成的技术称为PLC的商业技术（Commercial Technology)，简称PCs。十年前，人们在编程和人工接口的应用中发现了PLC应该与PC融合和集成，然而，在当时并没有引起厂家的足够重视。近年来PC在自动化中的应用领域也在扩大（如用计算机的CNC和DCS等），专家们认为没有必要让PLC与PC进行竞争，而是要融合，把PC技术作为一种补充技术用于PLC中，集成起来。操作系统可以用windowsNT或win-dowCE。基于windowsNT操作系统的菜单驱动多窗口技术，能以彩色图象动态模拟控制过程的运行情况，十分方便；而WindowCE的目的是嵌入应用，是软控制器，能实现实时延伸，它只用谦价的芯片相就可进行浮点运算，用windowCE上的开发工具写软件比原来的PLC编程更容易了。很多人认为windowCE比windowNT还好，它的可靠性和好的性能将会有新的市场，估计几年内可能有较大的发展。
2 开放式的设计和网络成为主流
所谓开放式就是在产品设计、元器件选择、网络通信、操作系统、监控及显示等方面都采用国际标准或大家公认 的工业标准。时刻想到标准化就能使不同厂家的PLC产品兼容、互换、大家能连接在一个网络中运行。
网络是一个很好的工具，它能把一个复杂的控制系统简单化，并能有一个直观的界面，使用者不需要严格地培训就能操作。让人们的生活变得简单和更容易理解。PLC网络通信的发展趋势是高速、多层次、大容量、高可靠和开放式。以太网（Ethernet）自1975年问世以来，至今已成为一种广为应用的总线式局域网。这种网已成为各行各业开放式结构的选择。以太网可以分成很多等级，在PLC应用中具体能发展到什么程度，还要看未来市场的需求和系统的成本，如果只和传感器集成，成本并不贵，但要和因特网集成，成本就比较贵了。一般简单的控制系统没有必要采用以太网，但对复杂的系统是很有用的，操作方便，而且能直观地看到各处的图像。如果纳入因特网中，通过网络服务器或I/O系统就能迅速地遥控和诊断。但也有一些需要解决的问题，如：因特网有时拥护会耽搁时间；黑客的入侵等会带来一些安全的问题等。
PLC产品就像现在的机电产品一样，开放式是发展的主流，但也有些专用设备、专用I/O和专用网络等，因为结构简单和有本厂家的一些决窍，厂家还会继续生产和开发，估计近十年内还会有不小的市场。
3系统控制向分散发展
现代的设备和装置都在智能化，近来有些厂家常用Smart（聪明）一词代替原来的Intelligent(智能)，可能是设计上更灵巧一些，我们在文章中还是都叫智能。近年来网络与智能装置的功能已日臻完善，控制的功能已没有必要集中在中央控制器上了。历史的发展就是把智能分配到基层的过程。PLC的系统控制可以分配到基层网络、智能I/O或现场总线上，它们和中央控制器可以有机地联系起来。智能I/O是模块化的以微处理机、程序和数据存储器为基础的功能部件，能进行系统的预处理、开环或闭环控制，有开关量的I/O和模拟量的I/O（传感器可直接接入），PID调节、通信、中断、实时时钟、故障检测、冗余输出、模糊控制、混沌控制等。即使主机发生了故障，智能I/O仍能继续工作，正常操作，还能访问各有关的回路。
现场总线I/O是集检测、数据处理、通信为一体，可以和PLC构成相当廉价的DCS系统，它能增强系统的自治性，完成智能I/O的功能，使控制功能分散，提高可靠性。主机程序下载到现场总线I/O后，具体操作就由现场总线I/O进行了，而且能在现场设定、调试、显示各种运行参数；便于系统软件的集成化，可以提高检测精度，实现系统的坚韧性，节省配线、简化安装，方便了操作与维修。
4容错系统
PLC的高功能也体现在近年发展起来的容错系统上，故障的自搜索、自诊断、自处理等。系统的坚韧性，使之在某些故障和软件错误的情况下，仍能安全的运行。PLC的容错系统是当前发展最快的一个领域，有广阔的市场，估计到2004年具有容错系统的PLC在市场上的需求量将增加13.7%，世界的总装机量将超过6万台。
人们对具有安全性的PLC越来越感兴趣，称为可编安全系统（PPSs）。普通的PLC与具有容错系统PLC（即PPSs）的区别是后者在硬件和软件上都要求有足够的冗余功能。一般双通道冗余、切换和单边配制的组合是最经济的，但现在大多要求有三层的冗余，使之更加安全。近来人们有用多花点钱买个安全、可靠的想法，对那些安全性不是非常重要的场合，也就是因PLC的故障停车一小时损失不到1000美元的系统，有些用户也想采用可编安全系统（PPSs）。从目前的PLC生产厂家反映看，虽然容错系统有一定的市场，但不少厂家还是不想在这方面大量投资，也有的持观望态度。
5小型PLC正大举占领市场
小型（small）PLC一般是指I/O点在256或以下的机型，近年来出现了超小型（mini）甚至微型（micro）的机型，称呼上还都叫小型机，但结构更紧凑、体积更小巧了，有的比一盒香烟还小，有的I/O只有几点，（有人预测会出一个点的部件，组合应用）体积小了，但功能则十分先进，能方便的扩展、通信和联网。由于价格低廉，销售量正大幅度上升。人们认为对应于当前PLC市场的危机，小型机是当今最大的法宝。
目前大约300美元就能买一台功能齐全的小型PLC，价廉物美，当然市场广阔。小型机能用于开关量控制，也能用于模拟量控制，十分方便；近来各种各样与PLC配套的传感器如雨后春笋般地不断涌现，也解决了不少历来自动化中棘手的问题。
小型PLC大多还是用在小规模和简单的自动化中，使用上输入、输出的接口和元器件的选择是可靠性运行的关键；因为一般设计和使用者大多不是这方面的专家，所以初次应用PLC时要注意它与历来的继电器或晶体管、晶闸管的断续控制的梯形图为例，PLC是一点一点的巡回检控，而且是从左至右、从上至下，不能反行；而一般的电气控制电路是各路同时供电的，有路就通，所以在设计上两种梯形图并不完全一样。近年来国内外小型PLC使用中出现的故障大多是接口问题，例如输入、输出匹配不好引起的误动作；输出的保护电路装配不当也会引起误动作或使运行寿命降低，都应该注意。目前输出继电器的机械寿命已能超过10万次，每天动作100次，可以可靠地使用3年多，但应用不当会使疲劳加快和触点损伤，寿命就会缩短；晶体管和晶闸管可以说是半永久性的器件，只要是使用得当，不用考虑寿命问题，近来用量激增，单点电流大多是1.2安，对晶体管输出的，1个周波的浪涌能耐受30安，5个周波的浪涌能耐受10安的电流；但多路同时开能时，由于发热影响电流要减少很多，以晶闸管为例，十路同时开能时，每个器件只能负担0.6安的电流，环境温度比较高时，还要低一些，应用上要特别注意。
参考文献：
1 P.Cleaveland,PLCs get smaller adapt to newest technology,I&CS,April 1997,p.23-72
2 P.Cleaveland,Users are turning to smalll powerful PLCs,I&CS,April 1998,p.21-30
3 P.Cleaveland,PLC manufacturers make their solutions a log more open,I&CS,April 1999,p.53-62
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