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可编程PLC控制器未来的发展方向

日期:2022-06-02 09:26

未来,可编程plc控制器(PLC)将在硬件、软件和通信领域不断进步,以适应科技的发展。可能的演进将包括PLC和可编程自动控制器(PAC)的一些功能的组合,以实现从工厂底部到顶部的通信。

 

从一开始,当PLC开始大量取代继电器和定时器时,就有一种驱动力,即减小自动控制系统的尺寸,简化对PLC未来发展趋势的支持和维护。在过去的几年里,继电器已经被更小的基于机架的结构或具有远程输入/输出端口的更小的可编程逻辑控制器所取代。

 

随着超大规模集成电路、超大规模集成电路等微电子技术的发展,可编程逻辑控制器从最初的单位计算机发展到现在的由16位和32位微处理器组成的微机PC机,实现了多处理器的多通道处理。如今,PLC技术非常成熟,不仅增强了控制功能,降低了功耗和体积,降低了成本,提高了可靠性,使编程和故障检测更加灵活方便,而且随着远程I/O和通信网络、数据处理和图像显示的发展,使PLC朝着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支柱。

 

随着可编程控制器的应用越来越多,可编程控制器技术及其产品结构也在不断完善,功能越来越强大,性价比也越来越高。

 

1.更小、更快、更好

 

随着电子工业的不断发展,当今处理器、电路板和元器件的尺寸不断缩小。这些技术正在慢慢作用于PLC,使其更加稳定、可靠和健壮,并进一步完善其功能,如更快的处理器、可扩展的内存容量和新的特色通信机制。

 

为响应市场需求,许多特性和功能正从高端PLC向低端PLC转移。例如,我们可以预期,未来的小型PLCs将具备更多高端PLCs的功能,而中高端PLCs也将提供更小、更紧凑的解决方案,以满足客户的需求。

 

同时,PLC也受益于内存成本和体积的降低。这些优势极大地提高了本地化数据的存储容量,并允许可编程逻辑控制器用于过去需要昂贵的数据捕获系统的应用中。这也使得其他功能的实现成为可能,比如产品信息的车载存储,从而加快故障排除。

 

如今的PLC也从USB技术中受益匪浅,这使得控制系统的联网、编程和监控比以往任何时候都更加容易。随着USB技术的不断进步和更小的迷你USB连接器的出现,你可以期待在更多的小型PLC上看到这种通信选项。

 

另一个例子是非易失性便携式存储设备,它已经从快速变化的消费电子世界迅速渗透到工业市场。通过在小包装中提供大量额外的存储空间,它们为PLC用户带来了巨大的好处。这些可能的选项包括USB设备、SD卡、迷你SD卡、微型SD卡等。,从而为最终用户、机械制造商和系统集成商增加了多达32GB的额外存储空间。

 

2.可编程控制器与聚合氯化铝的集成

 

许多工业控制器供应商仍在销售PAC和PLC的异同,但未来的自动化工程师在考虑他们的系统时,他们可能不在乎名称是什么,而只关注性能和实际功能。就像这两个设备的定义和特性在不断演变一样,PLC和PAC也会相互融合发展。

 

基于这种演变,低端和高端市场将会有大量的机会。随着硬件技术的进步,高级功能将进入低端处理器。这反过来将推动供应商将更多的功能和选择整合到高端产品中。

 

高速处理器和更大的存储空间将促进先进功能的应用,如运动控制、视觉系统集成和各种通信协议的协同支持。当然,为了吸引更多的用户,PLC还是会保留其简单的功能。

 

在PAC和PLC相互融合的过程中,我们可以看到这两款产品在不断的改进和进步。PAC可以让用户在传统的工业自动化领域进行拓展,鼓励供应商开发满足客户需求的新产品。

 

这些要求对产品设计人员提出了挑战:迫使他们寻找新的方向,例如支持现有的组件来构建新的系统,以满足恶劣的工业环境。未来的挑战将包括提供连接、扩展存储容量和提高控制器处理能力,以应对日益复杂的应用程序,同时保持甚至降低最终产品的成本。

 

3.阶梯语言:永不说再见

 

五十年前,硬线继电器逻辑被梯形语言取代,给熟悉继电器逻辑的技术人员和工程师带来了便利,但也有其局限性,尤其是在过程控制和数据处理应用中。

 

IEC61131-3为工业控制器提供了另一种编程语言,但梯形语言仍有其自身的优势,并一直显示出其独特的魅力。过程控制虽然有连续的功能图,但结构化文本对数据处理也有好处,其他IEC语言也有自己的优势。但梯形语言仍将是PLC编程语言的领头羊。

 

供应商及其客户购买内置梯形图语言逻辑编程的PLC,并使用这类PLC控制大量基础设备。也有大量的工程师、技术员、电气工程师和维修工人更喜欢梯形语言这种简单的编程技术。无论硬件如何发展,这种语言将在很长一段时间内继续成为PLC的工业标准。

 

虽然梯形逻辑语言可以作为简单机器控制的基石,但功能块编程技术可以减少代码数量,尤其是当需要将PLC代码集成到统一的编程环境中时。

 

4.统一编程环境

 

将可编程控制器、运动控制和人机界面编程结合到一个统一的环境中是未来几年的趋势。将可编程控制器和人机界面集成在同一个机架上可能会成为下一个趋势,无论显示器是包含在组件中还是作为外部选项。无论是集成到PLC I/O机架中的同一个处理器还是HMI模块,目前的技术都可以支持这两种配置。

 

一个独特的编程环境对大多数用户来说是理想的,只要它不太复杂。结合这些模块的优势包括缩短学习周期和研发时间。但是,如果这种编程环境设计得不好,就会变得很麻烦,操作起来也很困难。

 

拥有统一编程环境的一个重要步骤是确保设备可以共享同一个标记名数据库。标签是程序和过程之间的重要联系。建立数据库是一个耗时的项目,减少这些重复的任务将缩短总体R&D时间并降低出错的概率。

 

5.欢迎来到无线时代

 

在过去的几十年里,特别是在20世纪90年代初,工业应用领域出现了大量不同的通信网络和协议。随着时间的推移,这些不同的选择逐渐留给少数领导者。与消费PC及其外设一样,这一趋势将持续下去,未来将专注于自配置即插即用解决方案。

 

其实这些通信技术能否实现实时性并不需要关注,因为以太网等很多工业控制网络的原始速度远远快于大多数应用的需求。

 

至于本地存储设备和其他设备之间的通用接口,虽然USB可用,但也有其局限性。USB是即插即用的,但是将硬件和软件与USB集成需要设备供应商的额外投资。正因如此,条码识别器、电子秤等工业硬件供应商变化缓慢,短期内仍将采用RS232接口。

 

目前高端PLC的通信接口可以适应多种协议。预计随着未来用户需求的标准化,这种情况有望得到改善,可能只有以太网和无线的形式,或者有工业蓝牙的可能选择。

 

这是一个无线时代。然而,在我们看到商用和工业无线通信协议的巨大融合之前,工业应用确实需要在更大范围内具有鲁棒性并确保数据完整性的无线技术。

 

在这个领域,我们也看到了进步:从最新的Wi-Fi(802.11n)和ZigBee(802.15.4)协议到点对点连接、网状连接以及蓝牙和近场通信的兴起,但目前这些还没有成为适合执行关键任务的工厂底层的解决方案。未来,无线技术将更广泛地应用于适合无线应用或一些非关键监控应用(不需要实时控制)的RTU中。

 

6.完全集成的工厂

 

PLC未来最引人注目的变化应该是企业资源计划(ERP)系统或其他高级系统与工厂级的集成。过去,主要的集成任务是提取机器和处理数据,并将其上传到那些高级系统。未来,钩子和函数等新技术将简化这种集成。

 

有鉴于此,在设计PLC解决方案时,控制器厂商需要更多地考虑用户的需求。该方案不仅用于控制,还可以实现无缝操作,为需要的用户提供数据。这可能包括提供对通过浏览器或移动应用程序提供的数据的访问,或者包括访问数据库的工具。

 

增强的通信、提高的处理速度和更大的存储容量赋予了PLC管理自身生成的数据的能力。这是PLC的自然发展趋势。

 

虽然形式、用途和性能将发生很大变化,但在未来,可编程控制器一词将继续作为许多工业自动化控制器的名称。PLC的规模会不断缩小,硬件的发展也会给PLC带来新的特点和功能。而软件和通讯能力的提升将会给由来已久的PLC这个名字一个全新的定位——工业自动化平台。