PLC大批量替代繼電器 高端化迎接無線時代
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skally 發(fā)布時間：2015-07-16 17:56:59
PLC開始大批量地替代繼電器和計時器，未來PLC將具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。同時，這是一個無線的時代，我們可以看到工業(yè)應(yīng)用確實需要在更廣范圍內(nèi)具有魯棒性的無線技術(shù)，而高端化PLC能夠滿足用戶需求的標準化，確保數(shù)據(jù)的完整性。
就軟件而言，梯形語言最初基于繼電器和定時器模擬自動系統(tǒng)，已經(jīng)成為最廣為應(yīng)用的PLC編程語言;但是其他的選擇也在慢慢出現(xiàn)，如IEC61331-3的編程語言。在未來，PLC將會在硬件、軟件和通訊的領(lǐng)域持續(xù)進步來適應(yīng)科技的發(fā)展?？赡艿难葑儗≒LC及可編程自動控制器(PAC)部分功能的合并，以實現(xiàn)從工廠底層到頂層的通訊。
更小，更快，更好
電子工業(yè)的不斷發(fā)展，讓今天的處理器、電路板及元器件尺寸不停的縮小，這些技術(shù)慢慢的作用于PLC，使其更穩(wěn)定、可靠及堅固，并帶來了功能的進一步提升，比如更快速的處理器，可擴充的內(nèi)存能力及新的特色通訊機制等。
為響應(yīng)市場需求，許多特性和功能正在從高端往低端PLC遷移。例如，我們可以預(yù)期未來的小型PLC將擁有更多高端PLC的特性，而中高端PLC也將提供更小、更緊湊的解決方案，以滿足客戶的需求。
同時，PLC也因內(nèi)存成本和尺寸的減少而獲益。這些優(yōu)勢極大地提升本地化數(shù)據(jù)存儲能力，允許將PLC用在之前需要昂貴的數(shù)據(jù)抓取系統(tǒng)的應(yīng)用場合。這也為其他功能的實現(xiàn)帶來可能性，比如產(chǎn)品信息的板載存儲，以便于加快故障排除。
今天的PLC也從USB技術(shù)中受益匪淺，使得聯(lián)網(wǎng)、編程及對控制系統(tǒng)的監(jiān)控變得前所未有的容易。隨著USB技術(shù)的持續(xù)進步，以及更小的迷你USB連接器的出現(xiàn)，你可以期待在更多的小型PLC上看到這種通訊選項。
另外一個的例子是，從快速變化的消費類電子世界快速滲透到工業(yè)市場的非易失性便攜存儲設(shè)備。通過在一個小小的封裝里面提供大量的附加存儲空間，它們給PLC的用戶帶來了非常大的好處。這些可能的選項包括USB裝置，SD卡，miniSD以及MicroSD卡等，從而為最終用戶、機械制造商及系統(tǒng)集成商增加高達32GB的額外存儲空間。
PLC和PAC的融合
許多工業(yè)控制器供應(yīng)商還在以PAC和PLC之間的異同為賣點，但是未來的自動化工程師考慮他們的系統(tǒng)時，可能不會關(guān)心到底是何許名字，他們只會專注于性能和實際的功能。就像這兩種設(shè)備的定義和特性不斷演變樣，PLC和PAC將會彼此融合發(fā)展。
基于這種演變，在低端和高端市場會出現(xiàn)大量的機會。隨著硬件技術(shù)的進步，先進的功能將進入低端處理器。這將反過來推動供應(yīng)商將更多功能和選擇融入高端產(chǎn)品中。
高速處理器和更多的存儲空間將會促進高級功能的應(yīng)用，比如運動控制、視覺系統(tǒng)的集成及多種通訊協(xié)議的協(xié)同支持。當然，PLC也將依舊保持其簡單的特性來吸引更多用戶。
在PAC與PLC相互融合期間，我們可以看到這兩種產(chǎn)品自身不斷地完善和進步。PAC可以允許用戶在傳統(tǒng)意義的工業(yè)自動化的領(lǐng)域進行拓展，鼓勵供應(yīng)商研發(fā)新的產(chǎn)品來滿足客戶的需求。
這些需求向產(chǎn)品設(shè)計者發(fā)起挑戰(zhàn)：迫使他們尋找新的方向，如支持現(xiàn)有的元器件構(gòu)建一個新的系統(tǒng)以滿足嚴酷的工業(yè)環(huán)境。未來的挑戰(zhàn)將包括提供可連接性，存儲的擴展能力，以及控制器處理能力的提升，以應(yīng)對日益復(fù)雜的應(yīng)用，同時還要求維持甚至降低最終產(chǎn)品的成本。
梯形語言：不說再見
50年前，硬接線的繼電器邏輯被梯形語言替代，這種語言為熟悉繼電器邏輯的技術(shù)人員和工程人員帶來了便利，但是它也有其局限性，尤其是在過程控制及數(shù)據(jù)處理應(yīng)用中。
IEC61131-3提供了對于工業(yè)控制器的另一種編程語言，但是梯形語言還是有其自身的優(yōu)勢，并且一直顯示著它獨一無二的魅力。雖然對于過程控制來說，有連續(xù)功能圖示，結(jié)構(gòu)化的文本對于數(shù)據(jù)處理也是不錯的，其他的IEC語言也有自己的優(yōu)點。但是梯形語言仍將是PLC編程語言的領(lǐng)導(dǎo)者。
供應(yīng)商及他們的客戶采購內(nèi)置梯形語言邏輯編程的PLC，并使用此類的PLC控制大量的基礎(chǔ)設(shè)備。也有大量的工程師、技術(shù)員、電器工程師及維護工人傾向于梯形語言這種簡單的編程技術(shù)。不論硬件如何發(fā)展，這種語言還會作為PLC的工業(yè)標準持續(xù)很久。
雖然梯形邏輯語言可以作為簡單的機器控制的基石，但功能塊編程技術(shù)可以減少代碼數(shù)量，尤其是需要將PLC代碼融入統(tǒng)一編程環(huán)境的時候。
統(tǒng)一的編程環(huán)境
將PLC、運動控制及人機界面(HMI)的編程結(jié)合到一個統(tǒng)一的環(huán)境，是未來幾年的一種趨勢。將PLC和HMI集成在同一機架上可能會成為下一個趨勢，不管顯示器是包含在組件中還是作為外部選項。無論同樣的處理器還是集成到PLCI/O機架的HMI模塊，當前的技術(shù)都能夠支持這兩種方式的組態(tài)。
有一個獨一無二的編程環(huán)境對于大多數(shù)用戶來說是理想的，只要不是太復(fù)雜。這些模塊結(jié)合的好處包括減少學習周期和研發(fā)時間。但是，如果這個編程環(huán)境并不是設(shè)計合理，那么將會變得笨重的和不易操作。
擁有統(tǒng)一的編程環(huán)境的重要一步是確保設(shè)備之間可以共享同一個標簽名數(shù)據(jù)庫。標簽名是在程序和過程之間的重要連接。建立數(shù)據(jù)庫是一項耗時的工程，減少這些重復(fù)的任務(wù)會縮短整體研發(fā)時間并減少錯誤幾率。
迎接無線的時代
在過去的幾十年特別是90年代早期，在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)了大量的不同的通訊網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。隨著時間的推移，這些不同的選擇逐漸剩下幾個領(lǐng)導(dǎo)者。跟消費類電子PC與其外設(shè)一樣，這種趨勢將會持續(xù)，未來會聚焦于可以自我配置的即插即用方案。
其實并沒有必要去關(guān)注這些通訊技術(shù)是否能達到真正的實時，因為以太網(wǎng)和其他許多工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的原始速度是遠遠快于絕大多數(shù)應(yīng)用的需求的。
關(guān)于本地存儲設(shè)備和其他裝置的通用接口，USB雖可用，但是有其限制。USB是即插即用的，但是給USB集成硬件和軟件是需要設(shè)備供應(yīng)商額外投入的。正因如此，工業(yè)硬件供應(yīng)商的緩慢變化，如條碼識別器和電子稱等硬件供應(yīng)商在短期內(nèi)仍將采用RS232接口。
目前，高端PLC的通訊接口可以適應(yīng)多種協(xié)議。預(yù)計未來隨著用戶需求的標準化，這種情況有望得到改觀，可能僅僅只有以太網(wǎng)和無線形式，或者再加上一種可能的選項工業(yè)藍牙。
這是一個無線的時代，但是，在我們看到商業(yè)和工業(yè)無線通訊協(xié)議的大融合之前，工業(yè)應(yīng)用確實需要在更廣范圍內(nèi)具有魯棒性的無線技術(shù)，并確保數(shù)據(jù)的完整性。
在這個領(lǐng)域內(nèi)，我們也看到了進步：從最新的Wi-Fi(802.11n)，ZigBee(802.15.4)協(xié)議到點對點連接，網(wǎng)狀連接及藍牙和近場通訊的興起，但是目前這些并沒有成為執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的工廠底層適用的解決方案。未來在適合無線應(yīng)用的遠程終端設(shè)備(RTU)，或者一些非關(guān)鍵的監(jiān)控應(yīng)用(不要求實時控制)中，或?qū)⒏鼜V泛地采用無線技術(shù)。
全集成工廠
在PLC的未來最引人注目的變化應(yīng)該是實現(xiàn)企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)或其他高層級系統(tǒng)與工廠層的集成。在過去，主要的一體化任務(wù)是提取機器和過程數(shù)據(jù)，并將之向上傳到那些高層級系統(tǒng)。未來，采用hooks和函數(shù)等的新技術(shù)將會簡化這種集成。
鑒于此，控制器制造商在設(shè)計PLC解決方案時，需要更多地考慮用戶的需求。這種方案不僅僅用于控制，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)無縫操作，并提供數(shù)據(jù)給需要的用戶。這可能包括提供通過瀏覽器或者移動app提供數(shù)據(jù)的接入，或者包括接入數(shù)據(jù)庫的工具。
增強的通訊、提高的處理速度和更大的存儲容量賦予PLC管理自己產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的能力。這是PLC的自然發(fā)展趨勢。
雖然形式、用途和性能將會有大幅度的變化，但是在未來，PLC這個名詞依然會作為很多的工業(yè)自動化控制器的名字延續(xù)下去。PLC的尺寸會持續(xù)減小，硬件的發(fā)展也將為PLC帶來新的特性和功能。軟件和通訊能力的提升，將賦予PLC這個悠久的名字一個全新的定位——工業(yè)自動化平臺。
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