PLC國內(nèi)外發(fā)展前景

1、1、軟 PLC 的發(fā)展和研究現(xiàn)狀1.1國外研究概況在歐美等國家，軟 PLC 已開始投入工業(yè)使用，而且市場份額每年都在增加，根據(jù) ARC 的調(diào)查和估計，1997 年全球的軟 PLC 市場有 3 千 6 百萬美元，到 2000 年軟 PLC 的市場達(dá)到了 1 億 4 千 5 百萬美元，2001 年差不多又增長了一倍。目前，歐美等西方國家都把軟 PLC作為一個重點投資對象進(jìn)行研究開發(fā)。工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)開始使用軟 PLC 產(chǎn)品，而且軟 PLC 的市場需求量也在不斷的增長。典型的軟 PLC 應(yīng)用產(chǎn)品有：SOFTPLC 公司的 SoftPLC。SoftPLC 是基于 PC 的開放式控制軟件，具有開放的控制平臺

2、，用戶能夠根據(jù)自己的需求來選擇硬件。支持用戶用梯形圖和 C、C+、Java 等高級語言來編寫自己的程序。此外，SoftPLC 內(nèi)嵌 Web 和 FTP 服務(wù)器，用戶可進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和監(jiān)控。SIEMENS 公司的 SIMATICWinAC。 SIMATICWinAC 是基于 Windows 平臺的控制軟件， 具有可視化人機(jī)界面，它將控制、數(shù)據(jù)處理、通信等技術(shù)集于一體，采用了 VentruCom 司提供的實時操作系統(tǒng)作為 WindowsNT 的擴(kuò)展，具有硬實時”的特性。CJInternational 公司的 ISaGRAF。 ISaGRAF 能夠在多種操作系統(tǒng)下運行， 具有良好的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，包括數(shù)

3、據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)、在線調(diào)試、應(yīng)用程序下載以及支持運行于多個目標(biāo)機(jī)上的控制程序間的通訊。除了上述典型產(chǎn)品外，還有許多自動化公司也推出了自己的產(chǎn)品，如 WellspringSolutions 公司的 OA2Control;德國 KW 公司的 MULTIPROG;GE-FANUC 公司的CIMPLICITY;Intellution 公司的 Paradym-31;Rockwellautomation 公司的SoftlogixTM5Controller;BECKHOFF 公司的 TWinCAT 等等，它們在技術(shù)和應(yīng)用上都有各自的特點。1.2 國內(nèi)研究概況軟 PLC 大約在 1996 年以后才被介紹

4、到國內(nèi)來。目前國內(nèi)的一些工控方面的公司及研究機(jī)構(gòu)在這方面也開展了部分基礎(chǔ)技術(shù)研究工作，但起步較晚，現(xiàn)在還沒有一家公司或機(jī)構(gòu)可以推出比較完整的產(chǎn)品。國內(nèi)有一些著名的自動化軟件公司(如北京亞控自動化軟件科技有限公司)正在研究開發(fā)具有自主版權(quán)的中文軟 PLC 產(chǎn)品，另外也有一些自動化工程公司開始代理銷售這些商用化的軟 PLC 產(chǎn)品。我國自行開發(fā)的 DCS 系統(tǒng)，如上海自儀公司的SUPMAX-800,選用法國 CJInternational 公司的符合 IEC61131-3 的 IsaGraf 和美國的強(qiáng)實時操作系統(tǒng)Vxworks。呂涌等開發(fā)的面向 DCS 控制組態(tài)軟件中包含一些軟 PLC 功能，它只

5、是 DCS 系統(tǒng)的一部分，不能獨立運行。李左章等對軟 PLC 技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，取得了一定的成果，其開發(fā)的數(shù)控內(nèi)嵌式 PLC 具有軟 PLC 的特點，但功能單一，不能作為獨立系統(tǒng)運行，且無聯(lián)網(wǎng)通訊能力。羅華麗等提出了一種基于開放式數(shù)控系統(tǒng)的嵌入式軟件 PLC 子系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，給出了一個軟件 PLC 的結(jié)構(gòu)模型，并對 PLC 的梯形圖程序編程環(huán)境、梯形圖程序與語言程序的相互轉(zhuǎn)換、PLC 程序執(zhí)行等軟件部件的設(shè)計和開發(fā)進(jìn)行了研究。游華云等研制了一種基于 RT-Linux 實時操作系統(tǒng)的軟件 PLC,既可以作為一個獨立模塊和不同的 CNC 系統(tǒng)協(xié)同工作，也可以嵌入到數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部運行在同一臺計算

6、機(jī)上，其實時性和可靠性己經(jīng)得到了驗證。黃延延等采用軟件組建的設(shè)計思想，將整個軟件劃分為幾個具有獨立功能的軟件模塊，模塊之間定義規(guī)范的接口，并基本實現(xiàn)了各模塊的功能，但整個系統(tǒng)的性能沒有介紹。大連理工大學(xué)在數(shù)控系統(tǒng)的軟 PLC 技術(shù)方面進(jìn)行了研究和開發(fā)，由現(xiàn)代制造研究所研制的 DIGIT-03MC 等系列數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)置 PLC 模塊已經(jīng)在相關(guān)工程項目中得到了實際的應(yīng)用。陳佳等在理解軟 PLC 系統(tǒng)的功能、組成和編程方法基礎(chǔ)上，基于 IEC61131-3 國際標(biāo)準(zhǔn)的編程規(guī)則，采用面向?qū)ο蟮乃枷?，設(shè)計出了一套完整易用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，給出了一種基于工業(yè) PC 的軟 PLC 設(shè)計方案并在 VC6.0 環(huán)境下

7、實現(xiàn)。最后，通過實驗室被控對象驗證了方案的可行性。朱兆斌等人詳述了軟 PLC 中梯形圖編輯界面的實現(xiàn)以及在梯形圖向指令表轉(zhuǎn)化過程中采用的方法：將梯形圖映射為 AOV 有向圖，通過 AOV 的拓?fù)渑判騺韺崿F(xiàn)最終的轉(zhuǎn)化。其中使用了十字鏈表作為 AOV 有向圖的存儲結(jié)構(gòu)。王新華等配合在 PC 機(jī)上運行的自行研制的軟 PLC 編輯開發(fā)系統(tǒng)，設(shè)計開發(fā)了軟 PLC編譯系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明，開發(fā)的軟 PLC 編譯系統(tǒng)能實現(xiàn)軟 PLC 梯形圖與指令表程序的相互轉(zhuǎn)換，完成軟 PLC 程序的文法設(shè)計和語法分析，并對軟 PLC 程序的運行指令做出正確解釋，使 PC 機(jī)完成相應(yīng)的控制功能。白艷艷等基于 SERCOS 的

8、開放式數(shù)控系統(tǒng)為硬件平臺，構(gòu)建了軟 PLC 的體系結(jié)構(gòu)，將 PLC 的掃描執(zhí)行轉(zhuǎn)化為編譯執(zhí)行，提高了 PLC 的速度。此外陜西科技大學(xué)、武漢理工大學(xué)、山東大學(xué)等學(xué)者也在 PLC 軟件技術(shù)上進(jìn)行了一些研究。從總的研究情況來看，目前國內(nèi)軟 PLC 的技術(shù)與國外相比，技術(shù)水平相差很大。2、軟 PLC 技術(shù)的發(fā)展趨勢雖然軟 PLC 具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ鳛橐豁椥碌募夹g(shù)，目前還有以下問題需要解決：作為軟 PLC 首選的操作系統(tǒng) WindowsNT,受其響應(yīng)時間限制，它并不能滿足硬實時；軟 PLC 的控制任務(wù)應(yīng)具有不低于 NT 系統(tǒng)進(jìn)程的優(yōu)先級，這樣，在操作系統(tǒng)發(fā)生藍(lán)屏(Theblue-screenof

9、death)等情況下還能進(jìn)行控制；可靠性還有待加強(qiáng)，即能在高溫、振動、多灰塵等惡劣環(huán)境下正常工作。因此，在今后若干年內(nèi)，軟 PLC 的發(fā)展將著重在以下幾個方面：(1)進(jìn)一步提高系統(tǒng)的開放性。 現(xiàn)在的軟 PLC 產(chǎn)品大部分是基于 Windows系統(tǒng),并不支持其他操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序；在沒有開放式硬件和軟件的支持下，并不能保證產(chǎn)品的開放性；不允許用戶更改底層控制算法；不嚴(yán)格遵守一些適用的國際標(biāo)準(zhǔn)等。(2)進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性與實時性。增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性與實時性的關(guān)鍵在于提高操作系統(tǒng)的實時性?，F(xiàn)有的實時操作系統(tǒng)能夠基本滿足工業(yè)控制的需要，隨著一些實時性更高的操作系統(tǒng)的不斷出現(xiàn)，必將會大大增強(qiáng)軟 PLC 系統(tǒng)的實時性與可靠性。(3)進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)通訊能力和與第三方軟件的整合性。隨著網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展，良好的通訊能力已成為現(xiàn)代工業(yè)控制所必備的功能，遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程診斷、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理等功能都將得到加強(qiáng)?？刂栖浖g的協(xié)同工作能力是衡量開放式控制系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。進(jìn)一步加強(qiáng)各種控制軟件間的數(shù)據(jù)交換能力是提高控制系統(tǒng)性能的重要手段。(4)進(jìn)一步加強(qiáng)和改善企業(yè)整合能力。工廠控制與企業(yè)管理的整合是工業(yè)控制領(lǐng)域的一種趨勢。軟 PLC 控制系統(tǒng)可以通過以太網(wǎng)或 TCP/IP 連接到企業(yè)信息系統(tǒng)，與其進(jìn)行數(shù)