PLC定义与选取PLCOPEN将PLC定义为:具有编程能力的固态控制系统 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。 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。
PLCOPEN将PLC定义为:具有编程能力的固态控制系统
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。
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。
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。
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?”
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?
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。
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。
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。
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。
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。
IPC(工控机)和PLC的选择
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。
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。
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。
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。
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。
选择PLC的基准:
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本文转自:赛尔社区. http://bbs.shejis.com/viewthread.php?tid=1268204&fromuid=173651