上世纪60年代,计算机技术已开始应用于工业控制了。但由于计算机技术本身的复杂性,编程难度高、难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等原因,未能在工业控制中广泛应用。当时的工业控制,主要还是以继电—接触器组成控制系统。
1968年,美国最大的汽车制造商——通用汽车制造公司(gm),为适应汽车型号的不断翻新,试图寻找一种新型的工业控制器,以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少时间,降低成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,制成一种适合于工业环境的通用控制装置,并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化,用 “面向控制过程,面向对象”的“自然语言”进行编程,使不熟悉计算机的人也能方便地使用。即:
硬件: 减少
软件: 灵活 简单
针对上述设想,通用汽车公司提出了这种新型控制器所必须具备的十大条件(有名的“gm10条” ):
1 编程简单,可在现场修改程序序
2 维护方便,最好是插件式
3 可靠性高于继电器控制柜
4 体积小于继电器控制柜
5 可将数据直接送入管理计算机
6 在成本上可与继电器控制柜竞争
7输入可以是交流115v
8输出可以是交流115v,2a以上,可直接驱动电磁阀
9 在扩展时,原有系统只要很小变更
10 用户程序存储器容量至少能扩展到4k
1969年,美国数字设备公司(gec)首先研制成功第一台可编程序控制器,并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功,从而开创了工业控制的新局面。
接着,美国国modicon公司也开发出可编程序控制器084。
1971年,日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台可编程序控制器dsc-8。1973年,西欧国家也研制出了他们的第一台可编程序控制器。我国从1974年开始研制,1977年开始工业应用。早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路、存储程序指令、完成顺序控制而设计的。主要用于:1. 逻辑运算 2. 计时,计数等顺序控制,均属开关量控制。所以,通常称为可编程序逻辑控制器(plc—programmable logic controller)。 进入70年代,随着微电子技术的发展,plc采用了通用微处理器,这种控制器就不再局限于当初的逻辑运算了,功能不断增强。因此,实际上应称之为pc——可编程序控制器。
至80年代,随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展,以16位和32位微处理器构成的微机化pc得到了惊人的发展。使pc在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强,功耗和体积减小,成本下降,可靠性提高,编程和故障检测更为灵活方便,而且随着远程i/o和通信网络、数据处理以及图象显示的发展,使pc向用于连续生产过程控制的方向发展,成为实现工业生产自动化的一大支柱。
20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
从第一台plc诞生至今,plc大致经历了4次更新换代。目前,以16位、32位微处理器为核心的第四代plc在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用,被称为现代工业自动化的三大支柱之一。
近年来,plc厂家在原来cpu模板上提供物理层rs232/422/485接口的基础,逐渐增加了各种通讯接口,而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快,用户对开放性要求很强烈,现场总线技术及以太网技术也同步发展,所以plc构成的pcs系统比dcs的开放性所处的现状稍好一些。目前罗克韦尔ab公司已形成了多层结构体系,即ether net、control net、device net及asi等现场总线(原dh+网也可兼容)。西门子公司在profibus-dp通讯网络及profibus-fms网络以外,提出了s7 routing网络,即profibus-dp和industrial enternet两层结构。网络还在发展,我国应已积极的姿态投入其中。
2001年我国机械工业成为工业发展新亮点,总产值比上年增长17.15%,汽车产量为世界前10位,机床产量为世界第5位。机械工业利润增长33.35%,占整个工业新增利润六成多。出口同样出现可喜的增长。现在机械工业提出要实施网络化,对这一点,plc从业人员应有清醒的认识,应对网络化的开放性、网络构成的性能/价格比和网络的可*性、安全性、先进性上特别下功夫。
网络向上连是互联网问题,向下连是现场总线问题,另外现有网络能否用以太网“e网到底”方式、网络采用客户器/服务器方式、浏览器/服务器方式、生产者/消费者方式、接口软件采用opc方式等问题都有待进一步落实。plc与智能mcc马达控制中心、与数控机床配套的nc/cnc数控设备,以及与其它运行控制系统、电控设备、变频器和软起动器等连成系统;plc要与dcs分工合作,充当dcs的远程i/o站等;plc要与ipc分工合作,除用ipc作人机界面外,作软件plc的i/o部件也是可行的;此外还有plc与紧急停车安全系统(esd,emergency shut down systems)的关系、与立体仓库、机器人、cad/cam等等都要处理好关系。总之,plc要兼容各种新技术,使plc成为真正意义上的“电脑”。
plc的应用领域是宽阔的,还有许多领域急待开拓,如用于海关过境车辆认证(深圳盐田)、自动售药(若干中药店)在我国已有实例。另外,在离散事件系统中,如公路网交通流(车辆计数、乘客计数及停留时间计量)、物流系统、柔行制造系统(敏捷制造系统)及一切非标准随服务系统中,均可以采用plc,进而建模和采取对策并优化。plc的前途一片美好,一切悲观的论点是站不住脚的。至于技术进步,plc与其它技术融合以至消失,那还需要一定的时间!