PLC的誕生

在說明我們的主題之前，首先讓我們回顧PLC是什么?為什么會有PLC?然后我們再來描述未來和現(xiàn)在的PLC應(yīng)有的樣式。

PLC是Programmable logic controller的縮寫，從字面上看我們可知首先它是一種控制器，從計(jì)算機(jī)被發(fā)明甚至在此之前，就有了各種的控制器，開關(guān)可以被看作最簡單的控制器之一，之后有了電磁控制的繼電器等控制器。隨著控制的復(fù)雜性提高，通過多開關(guān)，多繼電器的組合可以構(gòu)筑更加復(fù)雜的控制系統(tǒng)。但是這種控制器是一種一旦構(gòu)筑完成就無法簡單變更的系統(tǒng)，如果需要變更，就要將系統(tǒng)中的一部分部件、元件進(jìn)行更新或者重新連接、布局才能完成系統(tǒng)的變更。為了更加靈活處理復(fù)雜邏輯的演算，一些系統(tǒng)引入了CPU/MPU控制。這樣，邏輯演算部分就可以通過計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)的構(gòu)成變得非常靈活可變，但是這種系統(tǒng)存在兩個很大的問題，那就是①編程需要很高的專業(yè)編程能力;②由于通用的CPU/MPU系統(tǒng)邏輯輸入、輸出的電壓大都是3.3v或者5v，而且輸入、輸出的驅(qū)動能力都很小，大約10mA左右的電流，而工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的工作電壓大都是12v或24v的高電壓，驅(qū)動電流更是根據(jù)負(fù)荷不同，達(dá)到數(shù)安培程度或者更大，這就造成用普通的CPU/MPU構(gòu)筑的控制系統(tǒng)要配備適合工業(yè)控制用的外圍設(shè)備或器件，才能滿足要求。在這種需求下就產(chǎn)生了專用的帶有CPU/MPU、以及工業(yè)控制外圍的控制器。

圖1 繼電器電路

專用的控制器由于帶有CPU/MPU，所以邏輯控制可以通過編程實(shí)現(xiàn)，因而使得控制器具有了很大的靈活性，但是對于大多數(shù)的使用者來說，通用的C語言編程或者其他的編程語言仍然是一道很大的關(guān)卡，使用起來很不方便。所以在1968年前后誕生了一種基于繼電器電路(圖1)原理的編程方式，由于其編程的圖形表達(dá)方式有點(diǎn)像個梯子圖形，所以被稱為梯形圖(圖2)編程。這種方式雖然有很多編程限制，并不能將CPU/MPU的所有能力發(fā)揮出來，但是作為大多數(shù)的順序、聯(lián)動、甚至模擬控制方式，已經(jīng)得到了充分的滿足，使得這種編程方式在那以后得到了極大的發(fā)展，而用這種編程方式的PLC被廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)控制中。

圖2 梯形圖

現(xiàn)狀

經(jīng)過半個世紀(jì)，PLC有了很大的發(fā)展，不論從功能方面還是控制規(guī)模方面都達(dá)到了一個很高的程度。PLC也從單一的順序控制等發(fā)展成為順序控制、DIO控制、模擬控制、聯(lián)網(wǎng)控制等。使得控制系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜?？刂瞥绦蛞彩菑淖畛鯙榱私档鸵话阌?jì)算機(jī)語言帶來的編程難度而發(fā)展的梯形圖變成了非常復(fù)雜的程序。而且，為了適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，也發(fā)展了PLC專用的顯示器。PLC本身更是具有了抗干擾、抗碰撞等要素的優(yōu)良的外殼。但是在這種空前高度的發(fā)展面前同樣出現(xiàn)了其他的問題①原有的梯形圖系統(tǒng)是為了簡化編程而形成，由于系統(tǒng)變得非常復(fù)雜，結(jié)果梯形圖并不擅長特別復(fù)雜的編程表達(dá)，因而造成編程困難，閱讀困難。特別是有很多系統(tǒng)的梯形圖底層為匯編語言，系統(tǒng)為了滿足控制要求，開發(fā)了過多的功能，使得梯形圖的編程幾乎等同于匯編語言的編程。原來為了簡化的編程變得反而復(fù)雜化，多少有點(diǎn)本末顛倒的嫌疑;②控制器做的越來越漂亮，對于一些需要嵌入某個設(shè)備內(nèi)的系統(tǒng)，造成體積大、成本高的尷尬局面;③控制器的專用顯示器在以顯像管為顯示器的時代，它具有了很大的優(yōu)勢。但是隨著面板技術(shù)的發(fā)展，雖然專用的顯示器任然有其堅(jiān)固結(jié)實(shí)、編程方便的優(yōu)勢。但同時它又具有高成本、編程不靈活等的缺點(diǎn)。④在互聯(lián)網(wǎng)的時代，現(xiàn)有的PLC更是在IOT(物聯(lián)網(wǎng))方面出現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)筑的龐大、昂貴的問題。

展望

PLC到了今天為了適應(yīng)控制環(huán)境的需求，進(jìn)化了各種形態(tài)，為各種控制要求提供了盡可能適合的產(chǎn)品。但是到了互聯(lián)網(wǎng)的時代，同時CPU/MPU的高功能、高速度為PLC提供了新的發(fā)展空間。①編程方面雖然主流還是多為梯形圖形式，但是背景方面已經(jīng)有一些系統(tǒng)脫了匯編語言系統(tǒng)而是以C語言為基礎(chǔ)，當(dāng)然不是說匯編語言基礎(chǔ)的系統(tǒng)不好，這里只是說明一種方式，關(guān)鍵是梯形圖系統(tǒng)的可編程性和可讀性，以及對于編程的簡單程度是一線用戶所需要的；②為了更方便嵌入設(shè)備中，不光是現(xiàn)有的具有很好外殼的PLC被需要，同時也需要裸板型的PLC，以便于組裝進(jìn)入設(shè)備。同時降低成本，減小設(shè)備尺寸，增加設(shè)備廠家的設(shè)備自主性形象；③以往的PLC顯示器有專用的各個廠家的設(shè)計(jì)模塊，增加一定便利性的同時，由于顯示器的昂貴性，造成系統(tǒng)的成本增加。另外，由于專用界面模板的限制，雖然有一點(diǎn)點(diǎn)界面制作的方便性，但是自主產(chǎn)品的特征沒法發(fā)揮，不能自由制作自己公司特征的界面。如果采用現(xiàn)有的各種顯示器，比方平板電腦、智能手機(jī)、筆記本電腦、臺式電腦等作為顯示操作平臺，則可以節(jié)省昂貴顯示器的投資，自由設(shè)計(jì)界面，并且由于這些設(shè)備本身帶有操作系統(tǒng)，所以能夠做到諸如管理、聯(lián)網(wǎng)等的擴(kuò)充操作和功能;④互聯(lián)網(wǎng)時代的萬物互聯(lián)會成為一種未來的控制模式，尤其新冠役病造成的無法群體勞動的局面，使得人類社會煩惱不已，現(xiàn)階段世界各國都在努力降低人員的流動，采用在家辦公等方式。但是對于生產(chǎn)方，尤其對于現(xiàn)場勞動的人員來說，要實(shí)現(xiàn)在家辦公目前來說任然還是很困難的一種方式，所以萬物互聯(lián)(IOT)的控制模式會成為未來抵御流行疫病、甚至戰(zhàn)爭的一種需求。為了回答以上的問題和需求，IVI PLC(圖3)做了它的嘗試和努力，希望能夠?yàn)橛脩籼峁┮环N互聯(lián)網(wǎng)時代的選擇。

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審核編輯：湯梓紅