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发表于 2008-11-16 11:55:12
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PLC定义与选取
% |! d2 r& n# K3 v* X4 IPLCOPEN将PLC定义为：具有编程能力的固态控制系统
" C. f) O, b! l# V PLC主要的功能就是通过编程后实现用户需要的各种类型的控制功能，前面已经说过在没有PLC之前，大家要通过很多专用电路或者继电器组来完成控制功能。现在PLC广泛的应用于几乎所有的行业中，我们身边的绝大多数产品都是由PLC控制的装备制造出来的。比方说塑料、包装、造纸、冶金、石化、电梯、木工、陶瓷等等。0 b b/ y, d9 K, f7 y: ^
因为控制的方式不同，以前大家分为过程控制和顺序控制或者离散控制两类，其中过程控制来源于早期的过程仪表控制，后逐步发展为DCS，而顺序控制来源于早期的继电器组，最后发展出了PLC，但随着微电子、软件、硬件和通信技术的发展，目前很多DCS和PLC都采用同样的或者类似技术平台，双方之间区别越来越小，大多数新一代的控制系统都不再区分DCS或者PLC，不过新一代控制器是否叫PLC还是DCS或者FCS、PAC、NCS，这并没有得到广大厂商的认同。特别是网络和现场总线的发展，使DCS越来越没有单独存在的价值，很多的国际大公司都把新一代的控制系统合并了DCS、PLC、IPC、FCS功能。
+ p- f+ b. @* ~( _* v+ S 为了简化各种概念，我们根据项目的大小、项目的重复度把PLC的应用分为工程和OEM两部分，其中工程主要指造纸、石化、冶金、水泥、大型港机等项目特征明显的自动化系统，而OEM主要指各种使用PLC的装备，如电梯、挤出机、包装机、回流焊、点胶机、特种车辆等，”这两大块构成了PLC的最主要的市场。
& z8 I0 }2 S; s) [4 ?: m7 B1 Z 有朋友会问“为什么不用单片机开发专用控制器呢？PLC的功能大多可以通过使用单片机来开发，而且单片机的成本要低很多，现在一块最便宜的单片机不过几毛钱，而最便宜的PLC都要好几百块。倒底选择PLC做为控制器的标准和理由是什么呢？”* d1 H% {, x n) V/ x7 }
确实有很多控制使用单片机，比方说室内空调控制器，电视机控制器，微波炉控制器等，其中有一些控制器实现的功能还相当复杂。那为什么还有PLC存在的必要呢？ ; m* B! o, F$ l1 W/ H- P
所有的控制方案选择都是通过性能和成本两个方面来考虑的，也就是性价比。
& ]- a, t$ R3 |' E" q8 V- b4 F4 o! m 这就像买房子，我们可以用泥沙盖房子，也可以买现成的商品房。如果自己盖房子，我们不光是土建，我们还需要水、气、电、排污等辅助功能，而买商品房我们只需要对其进行装修就可以了。
% ~& Y" U2 Z. o0 B$ _3 Q0 O PLC就是一个商品房，她是模块结构的产品，集成了控制需要的各种软硬件，包括指令、功能块、通信、IO接口、模拟量、温度、运控等各种功能。用户拿到后只需要进行简单的二次开发就可以满足要求，整个过程就像用积木搭一个房子一样。相反用单片机开发一个专用控制系统，从表面的物理成本上是降低了，但是人工和开发进度却不容乐观，一个最简单的单片机系统开发也需要四周左右，而使用PLC可能只需要一个小时。5 _ Y o5 O- c5 F( R
同时，PLC的可靠性是多年应用和严格实验保证的，无数不同行业不同厂商的应用使其的BUG减至最少，而单片机系统无法保证这一点。所以单片机系统的稳定性和可靠性要低很多，特别是系统刚开发的这一两年内，庞大的维护和升级费用将使你的成本急距上升。, t T! s& e; [' g# x' r
当然如果你的控制对象量很多，而且对于可靠性要求不高，那么单片机一定是你最好的选择，比方说刚才说的空调、电视之类，这些产品的年产量都超过千万台，用单片机开发完全可以做到最低的成本，并且家用电器对于可靠性要求也不高，按两下按键不动，大不了再重新按一下，而在工控场合这是绝不允许的，比方说锅炉该动不动就有可能造成很大的事故。: Y% [: `: ?5 M! |. r
IPC（工控机）和PLC的选择
& ^( ]/ i1 s, ^& D Q- y0 u4 |4 G 比方说球磨机的自动控制系统，用加速度传感器采集球磨机的轴振，再通过傅利叶变换取出球磨机内存煤量的特征频率，用来控制球磨机的供煤速度。在球磨机的控制环境中需要用到像傅利叶变换之类的复杂算法，如果用PLC实现会比较困难，所以最好采用IPC，并用C、C++开发对应的控制算法，如果需要更为可靠的控制，我们可以将IPC的结果再交给PLC来控制。
- o6 i/ ~, F6 I. p 早在上世纪90年代很多分析报靠认为到2000年以后，PC_BASE（基于PC技术开发）的产品将替代掉大部分PLC，但实际证明他们错了，PLC不光没消失，它还吸收了单片机和PC的很多新技术，越来越有生命力了。现在的产品中的大多数PLC都使用了单片机、IPC和各种专用处理器来实现，应该说PLC是单片机、PC技术的受益者，特别是现代的PLC与PC的分界已越来越小，很多PLC也可以演算一些很复杂的算法，包括傅利叶变换、相似度比较等。3 C3 t( t% p) U8 Q, h
PC_BASE技术在前几年之所以很流行，一方面是因为商用PC在软硬件技术上的积累使其开发成本降低，可供选择的硬件和软件很多，特别DOS和C语言的推广，使大家感到使用PC有更好的可控感。
8 H1 N" U6 j- U4 O1 p" U6 ^$ E 但随着WIN NT系统的开始，用PC开发控制器的难度越来越高，而可靠性却越来越低，高速的CPU系统使功耗增加，学电子的同志可能知道，半导体的损坏中最常见的一项是过热损坏，一般硅半导体的结温最多可以承受120度，IPC功耗的增加使其对应用环境的要求也同步升高；另外IPC芯片封装的密度，特别是BGA等高密度封装使其无法在工业的高尘高污的环境中使用。6 d) I! K" S9 n
同时WIN CE或者NT平台下的实时控制也让大家如隔靴搔痒般，不再有当初的那种一切在掌握中的感觉。特别是现在微软的VASTA出来后，对于广大的IPC厂商来说更是一个噩梦，这意味着很多CPU、内存、接口芯片甚至包括软件又要停产换代了，这种频繁的更新换代完全无法适应工控的要求。微软和INTEL现在越来越不把向下兼容当作重点，每一次升级都意味着一次重新开发和投资。
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9 y3 Y4 Z" V4 {4 P& K3 G; [ 选择PLC的基准：
! Q1 ~* |" Z* R: m+ d0 |* I" @ 数量——对于装备制造厂商而言，单一装备（同样的硬件配置和程序）月生产量500台以下就可以考虑使用PLC，如果超过了这个数量就可以考虑使用专用PLC或者单片机开发的专用控制器。
( G8 [5 s' c* h5 b0 I; P 品牌——各成熟厂商PLC的功能差别不大，品牌的选择更多的是考虑服务和宣传，这需要装备制造厂商根据自己的定位来选择，但品牌在PLC的价值中占有较大有份额，同样点数，同样功能的PLC，不同品牌的价格会有数倍至十倍的差别。9 f% M `9 y V4 t8 A! O+ e
功能——功能的选择不是越多越好，许多功能大多数用户都用不上，但是有一些功能又是PLC的可选功能，比方说实时时钟、电池、RS485、扩展接口等，一般基本功能的PLC价格会很低，但如果选择增加功能价格就会高很多。& [) d8 y0 T7 o" b6 p
可靠性——PLC产品的可靠性与设计、器件、制造工艺相关系，同时也与用户的使用环境和习惯有关系，德维森的V80系列在军品上有相当多的应用，所以在可靠性方面完全是没有问题的。- X" \; h6 ~: C: ]9 O8 C/ i8 P
价格——价格的高低对于量比较大的装备厂来说是选取的关键点，但价格从来都不是PLC唯一的考虑点。
I: C& Q* |9 p$ P3 @ 习惯——因为各家PLC的编程习惯均有不同，我们发现很多装备厂商工程师在学生时代学的教程就是日本三菱的，所以习惯上更偏向于日系品牌，但日系编程习惯并不是最好的，认真学习PLC厂商提供的手册是加快了解和学习一种新PLC的关键。 |
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PLC与工控机比较？