PLC的开放性论坛
2017-03-26  来源:网络或本站原创
  

PLC是工厂自动化控制最重要的控制装置之一,在工厂中拥有广泛的应用。随着技术的进步,PLC已经脱离了逻辑控制的简单范围,更多的PLC拥有模数转换、数模转换、高速计数、速度控制、位置控制、轴定位控制、温度控制、PID控制、远程通信和高级语言编程等功能。

由于技术发展的历史原因,传统的PLC产品还是比较封闭的。但在信息相互交流对即时性、流通性要求日益加深的今天,PLC要继续适应工厂控制的需要,开放性趋势已经日趋明显。伴随着PLC的不断开放,其拥有的功能也更加丰富。本期我们将对开放性更高的PLC功能发展进行探讨。

开放趋势已经显现

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冯晋中先生:PLC 的开放是必然的,封闭的PLC会给用户带来很大不便。比如某家工厂需要扩展或者在使用期间又引进了一些其他厂家的设备,由于每个厂商的PLC都采用不同的通信方式,彼此之间不能互通,就会造成新系统与原系统无法兼容。西门子早在几年前就已经注意到了这个问题,并着力推广全集成自动化(TIA)理念,借助 PROFIBUS现场总线技术来促进PLC具有更高的通信性能。

蔡伟先生:PLC的开放是必然。从自动化的发展现状来看,系统整体设备的性能在加工中更为重要,这使得人们更加注重PLC和周边设备的配合性能,PLC的主角地位已经逐渐淡化。PLC和周边设备有效的进行通信,不单针对输入、输出、模拟量等,还包括伺服、扫描和智能仪器等都会有更多需求。现在用户在很多的应用中对PLC的选择都已经不再过多考虑技术程度,而是选择哪个品牌的问题。这些都是促进PLC开放的重要原因。目前市场上的情况也证明了PLC开放性的趋势。虽然主要的PLC厂家表面上仍然是各自按各自的方式方法进行PLC的推广生产,但如果仔细观察就会发现,各个厂家都已经从不同的角度对PLC的功能开放做了改进。许多种PLC都可以采用特定的方法进行通信、互联。

但我们也应该意识到,大家虽然都在向开放的方面努力,但可能由于开放的含义太深,使得目前还没有谁敢保证说自己的PLC是真正开放的。

张绍坤先生:目前国际上流行的开放PLC 是基于PC104概念技术的,具有一个操作系统的。市场上存在着各种各样的PLC,这使得用户在使用不同PLC时会产生连接方面的障碍。为了克服不同品牌 PLC的连接障碍,OpenPLC组织正在推行IEC-61131-3的标准,台达正在向这个方向努力。如果大家都能遵守这个标准,用别的品牌的PLC与台达的PLC会是一样的操作方式。2008年下半年,台达将会推出一套完全符合IEC-61131-3标准的软件。这也是遵循PLC开放发展趋势的潮流之举。

王争先生:从用户的使用端来看,开放也是必须的。目前市场上的PLC品牌有几十种,大部分都属于著名的跨国公司。目前几乎所有的系统都是由原厂家开发的不兼容系统,当初都是由其各自独立按自己的标准开发出来的,相互之间不能互连。虽然最近各厂家开发了通信模件,但都价格昂贵。系统的不开放和不兼容令企业难以充分利用自动化技术,给企业内部的系统集成、系统升级和信息管理带来了极大的困难和附加成本。

开放表现呈多层面

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王争先生:开放性的特点是将电子、通信、计算机、网络等信息技术方面的国际最新技术成果在自动控制系统领域的应用。用户可以综合利用不同公司的产品的优势和特点,完成整个系统的优化,而不必考虑系统兼容。其结果是系统性能提升、成本降低。

单从开放性的角度讲,目前PLC的开放主要有两个方向:编程软件的统一,像国际标准 IEC61131-3就是大家认同的这方面的一个规约。系统集成接口的统一,以OLE/COM为基础的OPC技术的快速应用和推广就是一个很好的例子。

李庭弼先生〔松下电工(中国)有限公司工业控制事业部副部长〕:PLC 需要开放的方面有多种,编程是一个主要问题。从用户的角度来看,开放的编程方式可以让用户使用PLC时更加方便。编程的开放会让用户使用PLC时能够保证项目的开发周期、资源的利用和用户自己的经典算法。从目前的趋势来看,用户是希望编程工作量越来越少,PLC厂商则是希望都以自己为标准来普及,双方都在促进开放的实施。

冯晋中先生:开放性最应该做的事情并不是软件的统一,而是通信的统一。各厂家的PLC首先应该实现的是互联,而且应该保证自己不同型号、不同系列的PLC非常容易的实现互联。其次是和不同品牌的PLC实现互联。

除却编程环境的不同和通信的需求,PLC的开放允许用户自己可以开发板卡,开发各种应用程序,做到这些才是真正的开放。

蔡伟先生:总的来说,PLC的功能开放主要在于编程、网络和通信协议这三方面。这需要所有PLC生产制造厂商的共同努力,如果这些方面都解决好,对PIC的开放会有很大帮助。
从目前的PLC开放市场情况来看,PLC的开放性在相互通信互相联网方面做的比较好,不痛不痒品牌的PLC能够通信的趋势已经越来越明显。这也要归功于总线技术和以太网技术的进步,由于多数总线技术和以太网技术的协议都是公开的,PLC支持各种协议变得很方便。显然这对开放性来说是非常重要的一步,为开放提供了很好的条件。

还有许多需要探讨的地方

冯晋中先生:我们所说的开放好比冰山一角,只谈到了通信的开放,其实开放包括很多方面。举例对用户来说,如果是一个真正开放的系统,那么原来使用西门子Step7编的程序可以不加任何改动就能使用到其他PLC上,这需要更高层面的标准,编程软件是不是与其他品牌的软件按照同一标准来进行编程的。

现在我们的PLC工业系统处于很初级的阶段。各公司的PLC使用的是各自不同的编程软件。市场上客户可以选择的控制系统有三类, PC机,单片机和PLC,可以看出,从PCPLC的开放性是逐步下降的。但从可靠性来讲,却是逐步上升的。 PC在现场应用是最容易死机的,但PLC的死机概率却很小。应用在多尘、振动的场合,PLC 一样很可靠。所以基于目前的技术而言,系统越可靠,其开放性就越低。所以要做到真正的开放还需要长远的过程。

此外,其实开放也是双刃剑,不完全开放有好处也有不方便的地方,这好比提供给用户一个傻瓜机,使用是很方便,但也会限制用户开发的更高灵活性。但如果PLC对用户全都开放了,那么虽然 PLC的灵活度提高了,但用户也需要用非常多的专业知识学这些技术,才能有非常高的程序开发能力,也为用户带来了很大的不便。所以说PLC的开放与否具有相互博弈的趋势。

李庭弼先生:开放性应该是一种方法,利用这种方法可以使PLC很方便地应用于不同场合与领域。针对目前阻碍PLC开放的的主要原因:PLC功能上的目的性和商家利益,只有通过市场的竞争来解决这些问题。

从保护用户的角度来看,PLC有些功能还是不便开放的。因为无论对PLC生产厂家还是用户来说,有些东西是涉及到机密的,是不能公开的。PLC有很好的密码保护的功能,以防用户自己编写的程序存放在PLC被其他用户使用,一旦开放了,需要商业保护的内容不能受到充分保护了。

目前各厂家的PLC都有一些针对性的设计,能实现的功能各有不同。侧重点也不同,所以做成一样的东西是不现实的。以小数点的运算为例,有些PLC有这个功能,有些 PLC就没有。所以说PLC开放的阻碍主要还是硬件方面的限制。因为硬件的限制,软件的改变也显得很难。

松下的PLC支持主要的总线,而且参与了开发的过程。与推行一种协议的厂家不同,松下推行很多种总线协议。由于总线成本较高,在应用过程中受到了阻挠。 PLC与硬件连接紧密,不同场合使用不同的线,会有很多限制。每种PLC和总线一般是针对某个领域设计,要完全整合起来实现开放式很困难的。类似语言一样,这么多的语言统一起来是不可能的。

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蔡伟先生:对于应用的机械设备来说,通信已经变得越来越重要,这也是自动化最需要解决的一部分。从目前的发展趋势来看,不仅仅是PLC,伺服、变频器、各种智能仪表的通信性能的加强都已是一种潮流,这也反过来更加促进PLC的开放问题,如果一个PLC厂家没有跟上开放的潮流,将会丢掉很多市场。从PLC的技术方面来看,各种PLC的通信所倚重的平台是应该是协议,只有解决好通信协议的问题,才能实现不同PLC之间的通信互通。

目前许多PLC厂商都十分注重国际标准IEC61131-3,欧姆龙也是其中之一。从欧姆龙PLC的变化情况来看,我们正在向这个方向逐渐靠拢。相信随着IEC61131-3标准的逐渐推广,各种PLC产品之间实现互通的可能性会越来越高,甚至也有可能会实现产品系统互换的现象也未可知。

张绍坤先生:国际标准IEC61131-3主要规定了6种编程方式。如果按照IEC61131-3标准,每种不同的编程方式都是可以嫁接到不同的PLC上的,这对用户来说会更加方便。现在的PLC编程软件是,厂家提供多少客户使用多少,但在IEC-61131的标准下,客户可以自己做功能块。相当于客户可以自己编写子程序,然后汇集成功能块使用。
但如果想要实现不同品牌PLC的通信,则必须要考虑到对总线的使用。应为要想实现PLC的通信则必须要克服两个问题:界面和数据处理的格式。例如一种PLCProfibus的通信模块,就可以实现遵循Profibus协议的PLC的通信。台达在这方面做了很多努力,专设有一个部门来开发总线的通信。国际上通用的总线协议,台达都在研究与之相配的产品,以求能把全线的产品连接在一起。

王争先生:OpenPLC PLC的未来的主要发展方向之一。开放了,PLC才能更好地与其他控制系统集成;开放了,PLC才能更好地与CIM、机器人、CAD/CAM、个人计算机、MIS结合,在工厂的未来发展中占有重要地位;开放了,PLC才可能发展更好的人机界面,才能与其他设备具备更灵活的接口;只有开放了,PLC才能适应更多的通新标准;只有开放了,才能采用更多、更复杂的控制策略。

未来PLC的功能展望

冯晋中先生:把 PLC变成一个程序嵌入到别的设备中,也就是所谓的软PLC,西门子也有这方面的产品。首先从用户的角度看,软PLC更适合应用于数据处理量很大、内存大,但可靠性不是很高的场合。而标准PLC适用于实时性好,环境恶劣,但数据流量一般的场合。所以两者从市场定位来说是不一样的。目前从国内的需求看,软 PLC的需求还是比较少的。对用户来将,软PLC的使用需要用户花更多的时间来学习编程。

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张绍坤先生:最初的继电器逻辑控制,因为有了计算机和小芯片后,逐渐增强了运算速度,又发展到拥有监测功能的时候,引入了模拟量,才发展为现在的PLC。目前PLC与电脑的特性越来越象,如高速输入/输出,使加工设备的工作速度加快。未来PLC将会拉近与数控的距离,现在已经可以应用到仪表机床。例如,汽车行业的火花塞的制作,将来可能不用数控,只用PLC就可以完成。工业总线的概念在计算机行业就称为网络。各行业技术在交叉,开放会成为一个趋势。制造行业内大范围的监测,数据处理等的要求,会使开放的系统更占优势。开放的层面是在应用领域,方便客户使用。台达的PLC开放指的是,方便客户使用。给客户一个比较通用的平台,让客户能有所发挥。

李庭弼先生:未来的发展趋势是,数模转换的使用会逐步减少,高级语言编程会越来越多。如果PLC附件出现故障,例如模块需要替换,有些用户会根据总线协议,自己制作模块,这是不提倡的,因为会造成不良的后果。