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　　作為工業(yè)自動化中血脈最為純正的主流控制產(chǎn)品， PLC自誕生至今已近半個世紀。伴隨相關技術的發(fā)展，PLC在性能、功能、易用性和產(chǎn)品形態(tài)等方面已歷經(jīng)五代變革。技術演進的背后是需求的驅動，增效、安全、開放、整合、信息化、智能化將成為當下工業(yè)需求趨勢。在此背景下，下一代PLC的發(fā)展趨勢成為用戶和PLC業(yè)界共同關注的課題。

　　為此，中國工控網(wǎng)聯(lián)袂中華工控網(wǎng)、控制工程網(wǎng)，在三大網(wǎng)站的論壇同時開展了題為“下一代PLC發(fā)展趨勢”的用戶討論，旨在發(fā)動全國PLC應用工程師和愛好者從需求和應用角度探討未來PLC的發(fā)展。自2013年1月5日至2013年3月1日，三大論壇匯集近千篇用戶主題帖，參與討論的用戶數(shù)千人，影響用戶數(shù)萬人。從用戶論題的數(shù)量、質量以及用戶影響面來看，本次活動充分調(diào)研了來自各地、各行業(yè)用戶對下一代PLC的發(fā)展期望，將成為PLC發(fā)展的需求見證和參考力量。

　　用戶期望中的PLC特性

　　本次討論共分外形、體積，性能、功能，通訊性能，編程軟件，生命周期等五個主題。通過匯總五大主題的用戶主要觀點，我們可以概覽用戶期望中的下一代PLC的主要特點。

　　下一代PLC發(fā)展的趨勢分析

　　外觀：小型化、模塊化、集成化

　　外形、體積縮小，意味著便于安裝維護，系統(tǒng)集成時占用柜體空間就越少。

　　體積小并不意味著用戶對功能的要求在降低，相反用戶對于功能的要求越來越多，這就意味著產(chǎn)品的集成度要求更高。下一代PLC應集成更多的操作與維護功能，如內(nèi)置CPU顯示屏，可快速訪問各種文本信息和詳細的診斷信息，以提高設備的可用性，同時也便于全面了解工廠的所有信息；集成短接片，方便用戶更為靈活便捷地建立電位組；集成DIN導軌，能夠快速便捷地安裝自動斷路器、繼電器之類的其它組件；靈活電纜存放方式，憑借預先設計的電纜定位槽裝置，即使存放粗型電纜，也可以輕松地關閉模塊前蓋板；集成屏蔽夾，對模擬量信號進行適當屏蔽，可確保高質量地識別信號并有效防止外部電磁干擾。

　　在結構上，用戶充分認可PLC模塊化帶來的靈活擴展性。為滿足各種自動化應用的需求，各種帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既能擴展PLC功能，又使用靈活，延伸了PLC的應用范圍。對于模塊化的設置，用戶要求模塊間的連接要可靠牢固，具有一定程度的抗振動，接線方式最好是用可插拔的端子，換模塊時無需借助任何工具即可實現(xiàn)快速安裝；設置預接線位置，通過帶有定位功能轉向布線系統(tǒng)，無論是初次布線還是重新連接，快速便捷；插拔端子的接線最好是用螺絲刀進行而非焊接式；標準前連接器，這樣不僅極大簡化了電纜的接線操作，同時還節(jié)省了更多的接線時間。在模塊化設計及產(chǎn)品的可靠性方面，西門子PLC始終走在前列。S7-300是模塊化中型PLC系統(tǒng)，各模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統(tǒng)。

　　性能：更快、更可靠、更智能、更多功能

　　隨著計算機技術的快速發(fā)展并進入自動化領域，“32位處理器，納秒級的處理速度，數(shù)萬I/O點”，用戶相信這些第五代PLC已經(jīng)具備的特點，將以“更快”的方式體現(xiàn)在下一代PLC中，從而讓未來的PLC擁有PC一樣的運算能力和數(shù)據(jù)處理能力。

　　PLC以可靠性高、抗干擾能力強而著稱，但現(xiàn)代工業(yè)對可靠性要求越來越高，用戶仍然希望下一代PLC的故障檢測與處理能力將會更強。據(jù)統(tǒng)計，在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU和I/O僅占20%，而輸入輸出設備、線路故障占80%。前者可通過PLC軟件本身的軟硬件實現(xiàn)檢測、處理，而外圍故障須加強研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。

　　據(jù)統(tǒng)計，基于PLC的運動控制器占據(jù)了通用運動控制器的半壁江山，這些產(chǎn)品是通過在PLC的平臺上，添加驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，在為各種機械設備提供邏輯控制的同時，提供運動控制功能。未來，用戶建議下一代PLC能夠將運動控制功能直接集成到PLC中，而無需使用其他模塊，建議運動控制的功能越來越強，能夠連接各種模擬量驅動，支持轉速軸和定位軸等。

　　多種自動化技術的深入應用，已經(jīng)為各種控制融合創(chuàng)造了條件。為適合更多設備的應用，用戶展望下一代PLC將具有更高的硬件軟件的集成度。比如，PLC實現(xiàn)與CIM、機器人、CAD/CAM、個人計算機、MIS結合，使PLC在工廠自動化的未來發(fā)展中占有更加重要地位。

　　此外，用戶要求新一代產(chǎn)品具備更好的向上兼容性，便于系統(tǒng)的無縫升級，從而在最大程度上確保投資回報和投資安全性。

　　如今PLC應用領域早已超越了開關量、邏輯控制和離散量監(jiān)控，已發(fā)展成為具有邏輯控制功能、過程控制功能、運動控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的多功能控制器，具有越來越強的模擬處理能力，以及其他過去只有在計算機才能具有的高級處理能力，如浮點數(shù)運算、PID調(diào)節(jié)、溫度控制、精確定位、步進驅動、報表統(tǒng)計等。從這種意義上說，未來的PLC將從“控制器”晉升為新一代多功能控制平臺。羅克韋爾的LOGIX平臺、歐姆龍的NJ平臺都這種趨勢的代表。

　　通訊：開放化、網(wǎng)絡化、無線化

　　為適應信息化發(fā)展趨勢，如今PLC網(wǎng)絡系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng)，而是迅速向開放式系統(tǒng)發(fā)展，各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC網(wǎng)絡系統(tǒng)，完成設備控制任務之外，還可以與上位計算機管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)信息交流，成為整個信息管理系統(tǒng)的一部分。另一方面，現(xiàn)場總線技術得到廣泛的應用，PLC與其他安裝在現(xiàn)場的智能化設備，比如智能化儀表、傳感器、智能型驅動執(zhí)行機構等，通過一根傳輸介質連接，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息，由此構成一個現(xiàn)場工業(yè)控制網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡與單純的PLC遠程網(wǎng)絡相比，配置更靈活，擴容更方便，造價更低，性能價格也更好，更具有開放意義。

　　隨著多種控制設備協(xié)同工作的迫切需求，對PLC的Ethernet擴展功能以及進一步兼容Web技術提出了更高的要求。通過集成Web Server，用戶可以無需親臨現(xiàn)場，即可通過Internet瀏覽器隨時查看CPU狀態(tài)，過程變量以圖形化方式進行顯示，簡化了信息的采集操作。基于此要求，用戶認為S7-1200為代表的新一代小型PLC，以太網(wǎng)接口已成標配，工業(yè)網(wǎng)絡已經(jīng)不再是初期的奢侈品，而是現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的基礎，這代表著以PLC為代表的控制系統(tǒng)正在從基于控制的網(wǎng)絡，發(fā)展成為基于網(wǎng)絡的控制。

　　甚而有用戶認為，“銅退光進”、“銅退無線進”的網(wǎng)絡通訊時代應引發(fā)新一代PLC硬件上的革命，那就是輸入輸出部分應該與PLC分離，直接留在現(xiàn)場底層，通過光纖或無線與PLC以一種新標準的工業(yè)信號連接，這樣的PLC將回歸它的“可編程邏輯過程控制”本質功能。未來，PLC與智能手機的互聯(lián)，甚至配置WIFI，更會帶來工業(yè)現(xiàn)場的無線化變革。

　　編程軟件：簡單化、平臺化

　　用戶對于編程軟件反映最多的問題是沒有統(tǒng)一的標準。一位工程師訴苦說：“踏入工控行業(yè)，天天和各種工控產(chǎn)品打交道，電腦上安裝了很多的軟件，很不方便，更加煩惱的是每次重新安裝系統(tǒng)的時候，都要把所有的軟件重新安裝一次，浪費很多的時間。”在實際工作中，有工程師反映前幾天用PLC的編程軟件寫一個程序，過幾天又要用上位機組態(tài)軟件開發(fā)SCADA系統(tǒng)，到了現(xiàn)場還要使用驅動軟件設置和調(diào)試驅動設備。這樣不但需要安裝和學習不同軟件平臺，還要在不同軟件平臺之間配置復雜的通訊，重復輸入相關數(shù)據(jù)并進行傳送數(shù)據(jù)，這樣既直接影響到工作效率的提升也容易出現(xiàn)人為的錯誤。因此，希望自動化廠商推出的軟件平臺可以兼容其相關的自動化和驅動產(chǎn)品，以減少復雜應用的問題。

　　在軟件完善與改進方面，軟件視圖、增加幫助提示及軟件操作太過繁瑣都是用戶面臨的問題。工程師在調(diào)試設備的時候通常使用筆記本電腦，但是筆記本電腦的屏幕太小，從而影響圖像顯示，為用戶瀏覽程序帶來不便。在軟件視圖優(yōu)化上，用戶希望廠商能夠提供全面的視圖大小調(diào)整方式，并可以靈活的自定義界面上的布局。除此之外，軟件上添加幫助提示功能，對用戶使用不熟悉的功能，能夠幫助工程師們提高編程的效率。工程師們認為，目前西門子在這方面做的比較到位，尤其是對于一些不熟悉西門子的用戶來說，使用幫助提示功能能夠提高編程的效率。

　　簡易編程、軟件互通，呼喚的是軟件的一體化和平臺化，用戶甚至表示，“PLC的軟件在等待一個類似于微軟視窗那樣的突破，才能說開創(chuàng)一個全新的PLC時代”。在硬件主導市場的自動化領域，已經(jīng)可以看到跨硬件的一體化設計軟件，這是軟件平臺化的開端，隨著軟件價值在自動化系統(tǒng)中的提升，未來真正的自動化平臺化軟件或可預期。

　　生命周期：前短后長

　　在傳統(tǒng)觀念中，用戶采購PLC重產(chǎn)品采購而輕總體擁有成本TOC(Total Operation Cost)，如今，快速上市、降低運營成本成為提升市場競爭力的重要指標，PLC的生命周期成為用戶關注的新重點。

　　PLC生命周期包括設備的選型、采購、設計、安裝調(diào)試、維護維修、服務等環(huán)節(jié)，用戶希望PLC的生命周期更加趨于合理，即把設計、選型、開發(fā)、調(diào)試、維護，變得更簡易，更人性化；而時間上，在設計、選型、開發(fā)期間，更可靠，但是時間更短；而在運營維護期，更簡易，而壽命更長。“我們在設計開發(fā)上少花時間，把精力放到工藝流程、優(yōu)化產(chǎn)能、優(yōu)化節(jié)能等方面，豈不是更好嗎？”

　　為此，用戶希望在未來PLC上看到更多有利于生命周期前短后長的功能和服務體現(xiàn)，比如，加入液晶面板，在調(diào)試期間，更方便的知道問題在哪。在維護階段，能更直觀的看到運行狀況。減少人員的成本，增加可靠性；再比如，自診斷功能和遠程維護功能的加入，同樣可以減少維護的成本。還有用戶指出，統(tǒng)一接口，或簡化接口，這些都是有利于生命周期中各個環(huán)節(jié)的優(yōu)化。

　　知識產(chǎn)權的保護

　　如今，越來越多的企業(yè)正計劃將其所有自動化控制設備逐步連接到企業(yè)范圍內(nèi)的信息系統(tǒng)中去。利用PLC的Web連接特性，工業(yè)用戶不但可以從任何地方監(jiān)控控制系統(tǒng)的運行狀況，而且還可以像利用系統(tǒng)手冊一樣獲取所需要的任何數(shù)據(jù)信息。當然，如果工業(yè)用戶正在著手將其控制系統(tǒng)連接到Internet，則必須考慮應用的安全性。隨著PLC技術的深入發(fā)展，各廠商專有技術保護措施也會越來越全面，下一代PLC將有望實現(xiàn)特有的加密算法和防拷貝功能，以保護專利技術不外泄和被盜。在訪問保護中，帶有防火墻功能的通信模塊的使用，也能夠加強網(wǎng)絡安全的保護功能。

　　   小結

　　縱觀PLC發(fā)展變化的需求驅動因素和用戶期望，下一代PLC的發(fā)展方向已初具輪廓。性能越來越強，功能越來越多，PLC將能適應更為復雜的控制任務；網(wǎng)絡通訊成為標配，PLC控制系統(tǒng)將逐步融入全廠自動化乃至企業(yè)管理信息化系統(tǒng)之中；設計軟件趨向更為簡單，平臺化軟件趨勢可期；安裝、調(diào)試、維護、診斷更為便捷，PLC的使用趨于簡單化，而應用趨于智能化。因此，下一代PLC的變革不止體現(xiàn)在傳統(tǒng)的功能和性能上，更體現(xiàn)在產(chǎn)品平臺理念、企業(yè)級系統(tǒng)融合和全生命周期的價值之中。唯其此，新一代PLC方能夠更加滿足各種工業(yè)自動化控制應用的需要，成為百年不衰的工業(yè)控制平臺。