PLC控制系統的網絡化控制探析

摘要：時代信息化的來臨給社會各行各業都帶來了網絡化的發展要求。大規模和更大規模的電子集成化等技術性的工業發展，使PLC系統由原來種類單一的微處理結構發展成為現在的多處理器模式。文章從PLC控制系統定義以及系統的發展網絡化進程兩個方面闡述了PLC控制系統的發展。

關鍵詞：PLC；控制系統；網絡化；信息化；電子集成化；微處理結構

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0070-03

隨著時代信息化來臨，給社會各行各業都帶來了網絡化發展要求。大規模和更大規模的電子集成化等技術性的工業發展，使PLC系統由原來種類單一的微處理結構發展成為現在的多處理器的模式。

1 PLC概述

PLC又名可編程邏輯控制器，即Programmable Logic Controller，主要功能來自其中內部的儲存程序，通過采用內部可編程的儲存器，來對外部指令任務的執行，其中包括具體的邏輯運算、定時計時、計算的操作步驟等。同時通過數字的輸入或者輸出，模擬性讓內部結構執行任務或者指令。這樣就能通過該控制器實現各種各樣類型器械的運作過程。如今在通信領域上PLC的發展已經有所成熟，在體積的縮小、耗能減少、控制功能加強各方面優勢的驅動下，進一步提高了它使用過程的可靠性以及在企業的生產中實現降低成本的作用。遠程I/O以及通信網絡、數據的各種處理、圖像顯示的發展，PLC向著工業化的生產過程連續實現經濟的作用越來越明顯，特別是在用電行業的自動化控制方面，成為很大的支柱。當今網絡化控制和多類型的控制模式已經日益發展成熟，工業上的控制需求也在不斷提高要求。

Programmable Logic Controller，PLC于20世紀六七十年代推出裝置以來，在近幾十年的快速發展中，很快廣泛應用于世界各地。與此同時，PLC的功能不斷得到完善和發展，PLC技術的發展完善是與信息技術網絡化的發展不可分割的，伴隨著信息技術的發展，控制系統、信號處理系統等都相應得到了發展完善，PLC在近幾十年的發展中，增加了不少運動控制、模擬量處理等方面的功能，用戶需求量日益增加。所以可以這樣說，今天的PLC與剛開始的PLC有著質的區別，今天的PLC在運動及過程控制等領域都發揮著不可低估的作用和功效，已經不再局限于傳統意義上的邏輯控制了。PLC作為離散控制的首選產品，伴隨著工廠自動化程度的不斷發展而不斷提高，縱觀近年來全球對于PLC控制系統的應用，基本上在工業發達國家的增加速度有所放緩，而在我國，近年來的發展速度增加迅猛。

2 新一代PLC技術現狀

2.1 網絡化能力增強

所謂網絡化的能力增強是使得可編的程序控制器在傳統的領域有所發展，加大了原來的使用范圍。從引入的工業以太網、現場的總線、無線網絡以及英特爾等各種技術運用后，PLC在工業上的應用已經突破以往。經典的可編程序控制器網絡上的結構分為信息管理層次、設備控制層次、過程控制層次。在信息管理層中，工業化生產以太網擴大展開，讓原先的控制和信息管理任務合二為一。設備的管控中，對現場引入了總線，從而使得工業生產過程中的儀表監測、變頻器控制、MCC控制柜都能直接地與可編程序控制器PLC連接。在過程控制層中，首先是管理機界面的改革，使得可編程序控制器PLC實現不同地區的編程、管控、診斷，從而實現整個車間或者說整個廠區的大范圍控制。

2.2 多任務的執行作用增加

多任務執行功能就是在一個系統中，可編程序控制器同時配備幾個CPU的模板，從而使得每一個CPU模板能獨立分開地執行各自的任務，同時管控執行任務過程中相關的I/O模板。在原有的功能系統上增加其多任務運行的作用，使得其網絡化控制系統更加全面地適應市場的需求。

2.3 集成化軟件模式的發展

據統計，PLC可編程序控制器生產系統硬件的費用在逐年降低，PLC系統集成化、軟件化的投入費用在逐年上升。現階段成形的可編程序控制器的編程、操作的界面、運行控制、設備微調、故障的診斷處理、通信等集成化功能已融為一體。

2.4 PLC網絡化的高速處理功能

PLC控制系統網絡化后，高速的處理功能越來越明顯，其中包括運算法則在內的高速化運行、設備外部數據的交換速率加快、編程設施的處理任務高速化以及外部設備對指令反映的高速化。可編程序控制器PLC在其內核的設計部分，增加通信的功能，可以通過沒有源頭的總線對系統中遇到的阻礙進行解決。在內部允許多個處理器進行無限制的運作，屆時也給高度分布的控制系統提供解決方案。

2.5 技術滲透性PLC

技術滲透性的可編程序控制器網絡化是為了適應工業化發展的時代需求。工廠控制系統與企業信息建設日益結合。技術滲透的目的是使得工廠在不同的品牌控制器上實現可編程序、分布式控制系統之間能得到有效的數據交換。事實上，對多任務系統的實現、網絡化能力提升、軟件集成化發展，促進了PLC控制系統網絡化和信息技術的融合發展。

2.6 可編程序控制器PLC微型化

與傳統的微型PLC控制系統相比，現在的微型可編程序控制系統除了點數字量為I/O，體積小，能直接安裝在機身內部，還具有網絡化性能和人工控制的接口與大型可編程序控制器功能相似的作用。

3 PLC控制系統網絡化的發展趨勢

3.1 系統發展網絡化的趨勢

PLC控制系統網絡化已經日趨成熟，其中有兩個比較大的趨勢：一是PLC控制系統網絡化，不再像傳統的封閉式系統，迅速向外開放模式發展。其中各大品牌的PLC系統，除了有自己企業的特色的PLC網絡化系統。在設備完成程序任務之時，還能夠和上一部分抹計算機網絡系統連接，實現信息的兩面交流，使得整個系統與計算機網絡成為整體。二是在現場的技術總線上得到推廣。通過一根傳輸作用的介質，比如說雙絞線、同軸電纜、光纜等，把現場安裝的智能設備，比如說傳感器、儀表檢測、智能型的電磁閥，按照同一個通信規范進行信息內部相互的傳輸，這樣就構成工業現場的網絡化控制。這樣的網絡化控制和原始單純的PLC遠程控制相比，配置上更為靈活，內容更為廣闊，性價比更高。endprint

3.2 PLC的發展歷程

PLC控制系統和計算機的聯機控制方式是由原始的編程器以及人機界面操作站實現。

企業對控制系統的集成化需求，刺激了各種商機的發展。從20年的發展歷程上看，網絡化的趨勢越來越明顯。從20世紀初期，工業化大發展，機械工業作為其中重要的部分，作為我國工業化發展的重點部分，機械化需求PLC控制系統實現網絡化。PLC控制系統有關人員應對該系統的認識要有全新的改變。

PLC的作用領域在現實中是非常廣泛的。其中在很多領域急需推廣其作用。在電力、機械制造、物流管理、公路網絡建設等，對該系統的運用需求擴大。其中網絡化延伸是未來的主流，在各種準隨式的系統中都能運用。PLC控制系統網絡化建模和對策上的結合，都是將來發展的主題。

3.3 當前PLC的狀況

當前PLC控制系統網絡化發展正向著高速、種類繁多、編程語言豐富、超大容量等模式發展。同時，系統研究公司也在致力研究開發新的智能模塊、加強網絡通信能力、增加現場總線接口等。PLC的網絡控制是當今工業控制發展的潮流。其中相互間的通信交流，PLC與計算機的網絡系統結合已經發展成熟。PLC制造商也在不斷地加強專用通信模塊和軟件的系統研究。同時加深對PLC系統研發的通信標準，以便形成更為網絡化的控制系統。當前PLC技術已日趨成熟，控制的功能向著更高層次的規模進步。同時工業的技術性進步也會隨著PLC技術的成型而有更大的躍進。在PLC網絡化發展的過程中，存在著兩種通信方法：一種是平行的通信。該類型主要發生在PLC系統的內部結構，很多臺處理器通信上，PLC系統內部的CPU單元和智能化的部分結合；另一種就是通過串聯的通信連接工作。該種類型的運作有利于遠距離控制設備。

3.4 今后工作的展望

今天的網絡發展系統已經日新月異并且不斷發展壯大，所以控制系統網絡化與PLC的結合是大勢所趨也是最終的發展之路，今后我國的控制系統網絡化的模式發展會越來越明顯。結合目前我國關于網絡控制系統的研究工作的開展來看，目前雖然取得了一定的成果和效應，但是與我們的目標相比，還是遠遠不夠的，依然不能順應現實發展的需求，依舊需要大量的工作去完善，今后的工作主要從以下三個方面著手：

3.4.1 針對網絡控制系統的建模。目前的網絡化控制系統模式是在簡單的隨機系統模型上開展的，所以結合開展的效果來說，PLC控制系統的優勢還沒有完全呈現出來，也沒有充分被體現出來，所以今后關于網絡化控制系統的建模工作要進一步完善和實施。

3.4.2 網絡信息調度最優化。網絡對于控制系統信息的調度對于控制系統的分析與社會會產生怎樣的效果呢？對于一個固定的系統來說也會存在最優調度方案的說法。

3.4.3 網絡系統與控制系統的同步優化。將網絡系統的優化與控制系統的設計優化同時進行這是一個極大的挑戰，這里所說的網絡系統優化包含了諸多方面，如信息延遲、資源分配、信息調度等。

4 結語

隨著PLC控制系統網絡化發展，也促進了行業的集成化和規?；M步。總之，PLC控制系統網絡化發展在未來的社會中將有大展望。

參考文獻

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作者簡介：林旭鴻（1974-），江蘇丹陽人，供職于上海市雨恒機電有限責任公司，研究方向：機械、機電、電子

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