論可編程控制器的發展現狀及應用前景

何偉卓（東北石油大學,163000）

論可編程控制器的發展現狀及應用前景

何偉卓
（東北石油大學,163000）

隨著社會經濟的飛速發展，科學技術的不斷提高，可編程控制器從研發到發展壯大的進程較快，其在社會各個領域中的運用也越來越廣泛。本文就可編程控制器的相關概念進行研究分析，并對可編程控制器的發展現狀進行闡述，對可編程控制器的應用前景進行探討，以便為可編程控制器的發展和應用提供一點借鑒。

可編程控制器；發展現狀；應用前景

0 引言

可編程控制器從研發到現今，已經有三十多年的歷史，隨著半導體技術、計算機技術以及通信技術的飛速發展，工業控制領域已經發生了較大的改變。可編程控制器的應用領域也在不斷的擴大，從簡單的單體設備控制到復雜運動控制、過程控制和集散控制等的發展。現如今的可編程控制器逐漸成為工業控制領域中的主要控制設備，在不同的領域中發揮著越來越重要的作用。

1 可編程控制器的相關概念

其一，可編程控制器的含義。可編程控制器（PLC）指的是一種數字運算操作電子系統，專門為工業環境應用而設計的。主要是使用可編程序的存儲器，執行存儲邏輯運算和順序控制、定時、算數和計數等操作的指令，并且通過數字或者模擬的輸入或輸出接口，來控制各種類型的機械設備和生產過程等。在對可編程控制器進行設計的時候，需要將可編程控制器的外圍設備和工業控制系統形成一個整體，從而有利于擴展可編程控制器的功能。

其二，可編程控制器的組成結構。可編程控制器在硬件結構上分為整體固定I/O型，基本單元加擴展型，模塊式、分布式和集成式五種結構。在組成部分方面主要包括中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入或輸出接口（I/O模塊）、通信接口和電源。詳情如圖1所示。其中中央處理單元是可編程控制器的控制中心，每套可編程控制器至少有一個CPU，其主要的功能有接收并儲存從編程鍵入的用戶程序和數據，對電源、存儲器和輸入或輸出接口的狀態進行檢查，診斷用戶程序中的語法錯誤。系統存儲器是存放系統軟件的，用戶程序存儲器是存放可編程控制器用戶程序應用軟件，數據存儲器是用來存儲可編程控制器程序執行時的中間狀態和信息。輸入或輸出接口主要是連接可編程控制器和電氣回路的接口。通信接口主要是實現可編程控制器和外部設備之間的數據轉換。電源是可編程控制器的工作電源，電源輸入種類有直流電源（24VDC）和交流電源（220VAC、110VAC）。

圖1 可編程控制器的組成結構

2 可編程控制器的發展現狀

可編程控制器從上世紀六十年代開始產生，在當時主要是由分立元件和中小規模集成電路組成，之后經過技術改造和微處理器的引入，使得可編程控制器直接進入到實用化的發展階段，可編程控制器進入到成熟階段的主要標志是可編程控制器形成大規模、高性能、高速度和產品系列化的發展。在上世紀末期，可編程控制器的發展特點主要是適應現代化工業的發展需求。隨著系統能力的不斷提高，可編程控制器可以提供系統通信功能，從而逐漸形成了可編程控制系統。使得人機界面更加完善，具有離散量和模擬量數據采集系統的控制能力。另外，從控制規模的角度進行分析，可編程控制器在這個階段逐漸發展了大型機和超小型機。從控制能力方面而言，逐漸生產出各種各樣的具有特殊功能的可編程控制器，可以適用于壓力、轉速、溫度、位移等多方面的控制場合。同時，從產品的配套能力進行分析，逐漸研發出人機界面單元和通信單元等，使得工業控制設備在應用可編程控制器的配套設施時更加便捷。目前，可編程控制器在配電系統、汽車、石油化工、鋼鐵、輕工業等領域中的應用比較廣泛。圖2指的是可編程控制器在配電系統中的應用。我國開始應用可編程控制器開始于改革開放時期，最初是在引進設備中大量使用可編程控制器，隨之在各大領域中擴大了可編程控制器的應用范圍。目前我國可以自行生產中小型可編程控制器。例如上海東屋電氣有限公司生產的CF系列、蘇州電子計算機廠生產的YZ 系列等，多種產品已經具備了一定的規模，并在工業生產中的應用比較廣闊。

圖2 可編程控制器在配電系統中的應用

3 可編程控制器的應用前景

目前，可編程控制器在鋼鐵、化工、電力、石油、建材、汽車、輕紡、交通運輸、機械制造等領域中的應用比較廣泛，隨著大規模和超大規模集成電路和數字通信技術的飛速發展，可編程控制器的發展進程較快。在當今21世紀的時代背景下，可編程控制器將會有更大的發展空間，這種發展就會進一步的加速，在未來各個領域中的應用主要體現在以下幾個方面。

其一，從技術上而言，隨著計算機技術不斷的發展，計算機技術新成果不斷的研發和使用，將會將這些新成果更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，使得可編程控制器的運算速度更快、存儲容量更大、智能更強。從而使得可編程控制器的應用范圍不斷擴大，適應各種領域的發展需求。

其二，從產品規模角度分析，可編程控制器會進一步向超小型及超大型方向發展。目前已經出現了I/O點數達到14336點的超大型可編程控制器，使用的是32位微處理器，多數CPU同時運行工作，還具備大容量的存儲器，使得可編程控制器的掃描速度更加高速化。例如日本公司生產的可編程控制器掃描速度比許多分散型控制系統的快十倍或者二十倍，為可編程控制器增加刀具精準定位、機床速度的控制等功能提供了有利的條件。另外，小型可編程控制器主要指的是整體結構向小型模塊化結構發展，在一定程度上增加了配置的靈活性。其中最小配置I/O點為8-16點，可以用來代替最小的繼電器系統。

其三，從產品的配套性上看，產品的品種會更加豐富、規格更加齊全，人機界面更加完美、通信設備更加完備，從而會更好地適應各種工業控制場合的需求。

其四，從市場上看，不同國家生產出不同的產品，這種多品種的發展模式將會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現少數幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現國際通用的編程語言，使得可編程控制器的語言更加標準化、精準化和規范化。

其五，從網絡的發展情況來看，可編程控制器和其它工業控制計算機相結合構成大型的控制系統是可編程控制器技術的主要發展方向，也是可編程控制器未來的應用趨勢。例如計算機集散控制系統DCS中已有大量的可編程控制器應用。隨著計算機網絡的飛速發展，可編程控制器是自動化控制網絡和國際通用網絡中的主要組成部分，將會在工業及工業以外的眾多領域發揮越來越大的作用，因此可以看出，可編程控制器的應用前景非常廣闊。

4 總結

可編程控制器自從研發以來，在不斷的發展和完善，在各個領域中的應用越來越廣闊。從可編程控制器研發到如今，從無到有，實現了工業控制領域接線邏輯到存儲邏輯的轉變。可編程控制器在不斷的發展過程中，不斷的完善自身的功能，逐漸實現了邏輯控制到數字控制的轉變。在今后的發展中，會隨著通信技術和計算機技術的發展，將會具有非常廣闊的發展前景。

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The development situation and application prospect of programmable controller

He Weizhuo
（northeast petroleum university,163000）

With the rapid development of social economy,the continuous improvement of science and technology,the programmable controller can process from R&D to grow rapidly,its application in each field of the society more and more extensively in the.This paper can be related concept of programmable controller for analysis and research,and elaborates the current situation of the development of programmable logic controller,discusses the application of programmable controller,in order to provide a reference for the development and application of the programmable controller.

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