论可编程控制器的发展现状及应用前景

何伟卓（东北石油大学,163000）

论可编程控制器的发展现状及应用前景

何伟卓
（东北石油大学,163000）

随着社会经济的飞速发展，科学技术的不断提高，可编程控制器从研发到发展壮大的进程较快，其在社会各个领域中的运用也越来越广泛。本文就可编程控制器的相关概念进行研究分析，并对可编程控制器的发展现状进行阐述，对可编程控制器的应用前景进行探讨，以便为可编程控制器的发展和应用提供一点借鉴。

可编程控制器；发展现状；应用前景

0 引言

可编程控制器从研发到现今，已经有三十多年的历史，随着半导体技术、计算机技术以及通信技术的飞速发展，工业控制领域已经发生了较大的改变。可编程控制器的应用领域也在不断的扩大，从简单的单体设备控制到复杂运动控制、过程控制和集散控制等的发展。现如今的可编程控制器逐渐成为工业控制领域中的主要控制设备，在不同的领域中发挥着越来越重要的作用。

1 可编程控制器的相关概念

其一，可编程控制器的含义。可编程控制器（PLC）指的是一种数字运算操作电子系统，专门为工业环境应用而设计的。主要是使用可编程序的存储器，执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、算数和计数等操作的指令，并且通过数字或者模拟的输入或输出接口，来控制各种类型的机械设备和生产过程等。在对可编程控制器进行设计的时候，需要将可编程控制器的外围设备和工业控制系统形成一个整体，从而有利于扩展可编程控制器的功能。

其二，可编程控制器的组成结构。可编程控制器在硬件结构上分为整体固定I/O型，基本单元加扩展型，模块式、分布式和集成式五种结构。在组成部分方面主要包括中央处理单元（CPU）、存储器、输入或输出接口（I/O模块）、通信接口和电源。详情如图1所示。其中中央处理单元是可编程控制器的控制中心，每套可编程控制器至少有一个CPU，其主要的功能有接收并储存从编程键入的用户程序和数据，对电源、存储器和输入或输出接口的状态进行检查，诊断用户程序中的语法错误。系统存储器是存放系统软件的，用户程序存储器是存放可编程控制器用户程序应用软件，数据存储器是用来存储可编程控制器程序执行时的中间状态和信息。输入或输出接口主要是连接可编程控制器和电气回路的接口。通信接口主要是实现可编程控制器和外部设备之间的数据转换。电源是可编程控制器的工作电源，电源输入种类有直流电源（24VDC）和交流电源（220VAC、110VAC）。

图1 可编程控制器的组成结构

2 可编程控制器的发展现状

可编程控制器从上世纪六十年代开始产生，在当时主要是由分立元件和中小规模集成电路组成，之后经过技术改造和微处理器的引入，使得可编程控制器直接进入到实用化的发展阶段，可编程控制器进入到成熟阶段的主要标志是可编程控制器形成大规模、高性能、高速度和产品系列化的发展。在上世纪末期，可编程控制器的发展特点主要是适应现代化工业的发展需求。随着系统能力的不断提高，可编程控制器可以提供系统通信功能，从而逐渐形成了可编程控制系统。使得人机界面更加完善，具有离散量和模拟量数据采集系统的控制能力。另外，从控制规模的角度进行分析，可编程控制器在这个阶段逐渐发展了大型机和超小型机。从控制能力方面而言，逐渐生产出各种各样的具有特殊功能的可编程控制器，可以适用于压力、转速、温度、位移等多方面的控制场合。同时，从产品的配套能力进行分析，逐渐研发出人机界面单元和通信单元等，使得工业控制设备在应用可编程控制器的配套设施时更加便捷。目前，可编程控制器在配电系统、汽车、石油化工、钢铁、轻工业等领域中的应用比较广泛。图2指的是可编程控制器在配电系统中的应用。我国开始应用可编程控制器开始于改革开放时期，最初是在引进设备中大量使用可编程控制器，随之在各大领域中扩大了可编程控制器的应用范围。目前我国可以自行生产中小型可编程控制器。例如上海东屋电气有限公司生产的CF系列、苏州电子计算机厂生产的YZ 系列等，多种产品已经具备了一定的规模，并在工业生产中的应用比较广阔。

图2 可编程控制器在配电系统中的应用

3 可编程控制器的应用前景

目前，可编程控制器在钢铁、化工、电力、石油、建材、汽车、轻纺、交通运输、机械制造等领域中的应用比较广泛，随着大规模和超大规模集成电路和数字通信技术的飞速发展，可编程控制器的发展进程较快。在当今21世纪的时代背景下，可编程控制器将会有更大的发展空间，这种发展就会进一步的加速，在未来各个领域中的应用主要体现在以下几个方面。

其一，从技术上而言，随着计算机技术不断的发展，计算机技术新成果不断的研发和使用，将会将这些新成果更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，使得可编程控制器的运算速度更快、存储容量更大、智能更强。从而使得可编程控制器的应用范围不断扩大，适应各种领域的发展需求。

其二，从产品规模角度分析，可编程控制器会进一步向超小型及超大型方向发展。目前已经出现了I/O点数达到14336点的超大型可编程控制器，使用的是32位微处理器，多数CPU同时运行工作，还具备大容量的存储器，使得可编程控制器的扫描速度更加高速化。例如日本公司生产的可编程控制器扫描速度比许多分散型控制系统的快十倍或者二十倍，为可编程控制器增加刀具精准定位、机床速度的控制等功能提供了有利的条件。另外，小型可编程控制器主要指的是整体结构向小型模块化结构发展，在一定程度上增加了配置的灵活性。其中最小配置I/O点为8-16点，可以用来代替最小的继电器系统。

其三，从产品的配套性上看，产品的品种会更加丰富、规格更加齐全，人机界面更加完美、通信设备更加完备，从而会更好地适应各种工业控制场合的需求。

其四，从市场上看，不同国家生产出不同的产品，这种多品种的发展模式将会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言，使得可编程控制器的语言更加标准化、精准化和规范化。

其五，从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机相结合构成大型的控制系统是可编程控制器技术的主要发展方向，也是可编程控制器未来的应用趋势。例如计算机集散控制系统DCS中已有大量的可编程控制器应用。随着计算机网络的飞速发展，可编程控制器是自动化控制网络和国际通用网络中的主要组成部分，将会在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用，因此可以看出，可编程控制器的应用前景非常广阔。

4 总结

可编程控制器自从研发以来，在不断的发展和完善，在各个领域中的应用越来越广阔。从可编程控制器研发到如今，从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的转变。可编程控制器在不断的发展过程中，不断的完善自身的功能，逐渐实现了逻辑控制到数字控制的转变。在今后的发展中，会随着通信技术和计算机技术的发展，将会具有非常广阔的发展前景。

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The development situation and application prospect of programmable controller

He Weizhuo
（northeast petroleum university,163000）

With the rapid development of social economy,the continuous improvement of science and technology,the programmable controller can process from R&D to grow rapidly,its application in each field of the society more and more extensively in the.This paper can be related concept of programmable controller for analysis and research,and elaborates the current situation of the development of programmable logic controller,discusses the application of programmable controller,in order to provide a reference for the development and application of the programmable controller.

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