广州西门子代理商

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PLC的特点

PLC发展如此迅速的原因，在于它具有一些其它控制系统，包括DCS和通用计算机在内，所不及的一些特点。下面对这些特点做一个介绍：

① 可靠性

可靠性包括产品的有效性和可维修性。可编程控制器的可靠性高，表现在下列几个方面：

a) 可编程控制器不需要大量的活动部件和电子元件，接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间缩短，因此可靠性得到进步；

b) 可编程控制器采用一系列可靠性设计方法进行设计，例如冗余设计，掉电保护，故障诊断，报警和运行信息显示和信息保护及恢复等，进步了MTBF，降低了MTTR，使可靠性得到进步；

c) 可编程控制器有较强的易操纵性，它具有编程简单，操纵方便，编程的出错率大大降低，而为产业恶劣操纵环境设计的硬件使可靠性大大进步；

d) 可编程控制器的硬件设计方面，采用了一系列进步可靠性的措施。例如，采用可靠性高的产业级元件，采用先进的电子加工工艺（SMT）制造，对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等；存储器内容的保护，采用和自诊断措施，便于维修的设计等。

一份用户选用PLC原因的调查指出：在各种选用PLC的原因中，可以选择原因是可靠性高的，占93%，其次，才是性能和维修方面的原因。

② 易操纵性

PLC的易操纵性表现在下列三个方面：

a) 操纵方便：对PLC的操纵包括程序的输进和程序更改操纵，大多数PLC采用编程器进行程序输进和更改操纵。现在的PLC的编程器大部分可以用电脑直接进行，更改程序也可根据所需地址编号、继电器编号或接点号等直接进行搜索或按顺序寻找，然后可以在线或离线更改；

b) 编程方面：PLC有多种程序设计语言可以使用，对现场电气职员来说，由于梯形图与电气原理图相似，因此，很轻易理解和把握。采用语句表语言编程时，由于编程语句是功能的缩写，便于记忆，并且与梯形图有逐一对应的关系，所以有利于编程职员的编程操纵。功能图表语言以过程流程进展为主线，十分适合设计职员与工艺专业职员设计思想的沟通。功能模块图和结构化文本语言编程方法的应用尚未普及，但由于它们具有功能清楚，易于理解等优点，而且与DCS组态语言同一，正受到广大技术职员的重视。

c) 维修方便：PLC所具有的自诊断功能对维修职员的技术要求较低，当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修职员可以根占有关故障代码的显示和故障信号灯的提示等信息，或通过编程器和HMI屏幕的设定，直接找到故障所在的部位，为迅除故障和修复节省了时间，降低了MTTR。

为便于维修工作的开展，有些PLC制造商提供维修用的专用仪表或设备，提供故障维修树等维修用资料；有些厂商还提供维修用的智能卡或插件板，使维修工作变得十分方便。此外，PLC的面板和结构设计也考虑了维修的方便性。例如，对需要维修的部件设置在便于维修的位置，信号灯设置在易于观察的位置，接线端子采用便于接线和更换的类型等，这些设计使维修工作能方便地进行，大大缩短了维修时间。采用标准化元件和标准化工艺生产流水作业，使维修用备品备件简化等，也使维修工作变得方便。

③ 灵活性

PLC的灵活性主要表现在以下3个方面：

a) 编程的灵活性：PLC采用的标准编程语言有梯形图、指令表、功能图表、功能模块图和结构化文本编程语言等。使用者只要把握其中一种编程语言就可进行编程，编程方法的多样性使编程方便。由于PLC内部采用软连接，因此，在生产工艺流程更改或者生产设备更换后，可不必改变PLC的硬设备，通过程序的编制与更改就能适应生产的需要。这种编程的灵活性是继电器顺序控制系统和数字电路控制系统所不能相比的。正是由于编程的柔性特点，使PLC成为产业控制领域的重要控制设备，在柔制造系统FMS，计算机集成制造系统（CIMS）和计算机流程产业系统（CIPS）中，PLC正成为主要的控制设备，得到广泛的应用；

b) 扩展的灵活性：PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可以根据应用的规模不断扩展，即进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。它不仅可以通过增加输进输出卡件增加点数，通过扩展单元扩大容量和功能，也可以通过多台PLC的通讯来扩大容量和功能，甚至可以与其它的控制系统如DCS或其它上位机的通讯来扩展其功能，并与外部的设备进行数据交换。这种扩展的灵活性大大方便了用户；

c) 操纵的灵活性：操纵的灵活性指设计工作量、编程工作量、和安装施工的工作量的减少。操纵变得十分方便和灵活，监视和控制变得很轻易。在继电器顺序控制系统中所需的一些操纵得到简化，不同生产过程可采用相同的控制台和控制屏等。

④ 机电一体化

为了使产业生产的过程控制更平稳，更可靠，向优质、高产、低耗要效益，对过程控制设备和装置提出了机电一体化，即仪表、电子、计算机综合的要求，而PLC正是这一要求的产物，它是专门为产业过程而设计的控制设备，具有体积小、功能强，抗干扰性好等优点，它将机械与电气部件**地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合集成在一起，因此，它已经成为当今数控技术、产业机器人、离散制造和过程流程等领域的主要控制设备，成为产业自动化三大支柱（PLC，机器人，/CAM）之一。

可编程控制器现在已经成为了一个不可代替的控制系统，它们可以与其它系统通讯，提供产品报表，生产调度，诊断自身和设备的故障，这些技术上的改进，让PLC成为今天的各行各业的高质量和产量的重要的贡献者。

三、开放式PLC的概念

1．应用中产生的开放性需求

长期以来，制造与生产企业所采用控制系统大多是**的、封闭的体系结构，其构成系统的硬件是按照各自的标准量身定制的。无论是DCS，PLC还是FCS，固然它们具有结构简单、技术成熟、产品批量大等优点，但相对日新月异的生产要求，也越来越暴露出其固有的缺点。在很多情况下，当用户要想进行功能上的扩展或变化时，都必须求助于系统的提供商，如想把特殊要求融进到控制系统中往时，由于它们的封闭特性那是不可能的。再者，由于采用了**的控制系统，如制造厂家想转化一种控制系统也将变得较为困难。诸如此类，无形中不仅进步了制造企业的本钱，也成为控制系统升级换代的"瓶颈"。

市场**化的后果是竞争**剧烈，从而要求制造商具有较强的市场适应能力，因而市场对适合中小批量加工，具有良好柔性和多功能性的制造系统的需求已逐步**过对大型单一功能的制造系统的需求。这一趋势促成了一个新概念的产生，即模块化、可重构、可扩充的软硬件系统，这就是开放式控制系统。这一系统不仅能够快速、经济地适应新的加工需求，而且为制造厂提供了将其技术与任何第三方的技术或产品进行集成的可能性。

开放式控制系统的概念在80年代就已出现。早在1981年，美国部为了减少武备制造对日本控制系统的依靠性，开始了名为“下一代控制器（NGC）”的计划，并成立了“美国国家制造科学中心（NCMS）”，其主要目的是拟订并推进关于新一代开放式控制系统的具体分析与规范。作为NGC的后续工作，美国部启动了OASYS项目，其目的是建立并安装8套控制器，并在6种不同场所对其进行测试。其后有很多相关的研究计划在**相继启动，其中影响较大的有美国的OMAC、欧洲的OSACA和日本的OSEC等计划。但由于这些计划的发起者是用户而不是制造商，因此，进程比较缓慢。

2．国际大型PLC制造商的开放路线

2003年，**自动化行业的控制系统市场大约为每年100亿美元左右，其中99%被传统的不开放系统所占据。据国际机构美国自动化市场研究公司ARC（AUTOMATIONREbbbbbbCORP）调查预计，在亚洲，基于PC的控制系统、以太网的I/O模块等开放式系统的销售额预计近两年的增幅达到145%，可见在控制系统市场中，开放系统的增长率远远**传统的控制系统。

资金永远是向*的方向活动的，那么，国际的大型PLC制造商当然不会对这么大的市场坐视不理。但是，分析这些PLC的制造商面对开放性的大趋势所采取的策略，却是微妙而饶有趣味的。

首先，国际大型控制系统固然尽对有能力推出自己的开放式控制系统，但是却都迟迟按兵不动。什么原因呢？

几乎所有的制造商都已熟悉到了开放系统必将是自动化系统的未来。无论是SIEMENS，GE，还是ROCKWELL，还是SCHNEIDR，在他们的新产品样本中，都可以看到“开放性”的字样。但是，他们的开放性通常都是在原有的系统上层加上一些接口实现局部的互连和通讯，并非真正意义上的开放。不要说控制器的底层，就是在操纵站这一层，他们在实现与外界通讯方面还存在着重重困难。这种状况的产生并不是由于他们无法开发出全开放的系统，而是出于其产品战略考虑，不愿也不能这样做。以西门子为例，目前，主推的是西门子用了15年时间才开发出来的S7系统，2002年的产业控制产品的销售额约为140亿马克，如西门子要推广新的开放式系统，必然要争夺现有的S7系统的市场，而新的系统能否为现有的西门子的用户所接受，还是一个未知数，况且目前其它开放式系统的市场总额才几亿美元，尽管这个市场的增长率较高，但西门子尽对不可能为了总共几千万美元且风险较大、竞争能力不强的少量市场而放弃已经现成的数十倍的市场。西门子是这样，GE、AB都是这样。

那么，这些公司对于开放式系统市场是否只能坐视不理、无能为力呢？也不是。目前，各个公司均在考虑用现有的产品组合出形式上的“开放式”系统。如西门子的PCS7和TIA概念，实际上就是用工控机下挂S7的PLC而组成的概念性的系统，宣传口号是“不仅仅是基于PC的制”，典型地表示了其一方面不想在开放式系统领域落后于他人，同时又不想失往老用户的复杂情结。GE-FANUC在2000年底推出了HCS，实际上就是用原来的产品FANUC90-30和90-70加上工控机和软件而组成的概念性的产品，才用了“为用户量身定做（TAILORED）”的概念，口号是“把DCS和PLC的优点结合起来”；也具有同样的心理。类似的还有ROCKWELL-AB的CONTROL-LOGIX，都是将原有的**系统加上“开放”的标签，半推半就地走上开放式系统市场竞争的舞台。这些控制系统成员的目的都是相同的，那就是既不**开放式系统这班航船，又可以将原有的系统尽量多地销售出往。

以析可以得出结论，在开放式系统的市场竞争的低级阶段，国外各大控制系统制造商会迎合发展趋势推出自己的开放式系统，但是均会以其目前的产品为基础，在软件平台、通讯方面做些装饰性的工作，而不会真正推出*的真正的开放式系统。由于这样做，对他们现有系统的市场所带来的损失是他们不愿承受的。

3．目前开放式系统开发存在的题目

目前国际上已有的开放性控制系统从严格的角度来看，它们还不具备开放性控制系统的本质特征，仍有很多需要改进之处。

首先，开放式控制系统的概念不清楚，没有解决开放控制系统的平台题目。各系统所采用的体系结构和通讯协议并不一致，还是自成体系，相互之间缺乏兼容性和互换性，而且对体系结构的阐述都只限于具体实现层，没有进步到理论的、抽象的层次上来，因而各系统软硬件不具备可移植性和互操纵性。

其次，没有充分利用像bbbbbbs、UNIX、OS/2等新型操纵系统。软件开发思想与技术落后，始终处于甚至低于结构化程序设计的水平。没有充分利用面向对象、软件重用等软件工程中的新理论、新技术，而这些正是实现开放性控制系统的关键所在。

此外，产品的升级、更新、修改和维修仍然依靠于生产厂家，没有提供相应的开发工具和环境，用户无法把自己的或任何第三方的思想或产品融进到系统中往。

题目是，目前各大控制系统制造商并非不了解这些题目现状，而是不愿意进行实质的改进来真正满足用户的要求，用户要求开放式系统的目的是为了实现企业内部的信息活动的无缝化和软件、硬件的标准化和通用化，目前各厂家所采取的措施充其量是帮助用户向前迈了一小步，而且用户必须为此付出高昂的用度，如西门子的S7400仅通讯模件所花的用度就占整个系统的1/3以上，开放式系统应有的性能价格比的进步用户无法享受到。这种表面的开放性并不能代表真正的开放性，不少*已尽不客气地指出了这一点，很多明眼的用户也熟悉到了这个题目。

目前，全力致力于真正开放式系统开发的反而是一些新兴的相对较小的公司，如美国的OPTO22，SOFTPLC，CONTROLSOFT以及英国的TRANSMITTON等等。这些公司没有过往的包袱，所开发的产品的市场目标也不存在抢自己饭碗的题目，所以他们可以没有后顾之忧地宣传。由于他们的产品是充分考虑了开放性的，今后将成为开放性控制系统的新的新气力。但目前，这些公司普遍没有信心对目前的市场**者所占据的传统控制系统市场进行全面进攻，一般还是在钻一些至公司不愿或忽视做的空缺市场，在国际上没有对现有的市场**者构成威胁，因此，至公司对这些公司也没有采取什么对策。

值得认真分析的是，经过两年到三年的时间，开放式系统在目前被市场**者的市场中打开了一个缺口后，如占到了10%或20%左右的份额时，那些目前的市场**者一定会加以重视，由于即使他们自己不往取代老产品，可能别的新兴公司也要取而代之了。这时，他们一定会全力反扑，纷纷推出自己的新一代开放式产品。这些至公司的转向，可以加速用户对开放性系统的接受进程，更快地推进开放式系统的市场步伐。这时，至公司和小公司在开放性控制系统方面将站在同一个起跑线上，相对公平地从价格、服务、系统集成经验等各方面来进行竞争，控制系统长期被数家成员所的局面可看在开放式系统普及后被打破。

四、PLC如何能够更加开放

1．PLC在竞争中的兴起

从控制系统的角度看，各类控制系统的相互融合的情况已经出现了。但认真分析就会发现，PLC在这些控制系统中是比较*特的一类。在现代各类控制系统中，PLC是诞生较早的产业控制器，每个新的控制器出来都扬言要取代PLC，从DCS，到工控机，到现场总线，到嵌进式控制系统。这种情况的产生，一方面是由于早期的PLC的不开放造成的，但另一方面，也是由于PLC在产业控制领域所占的比重份额太大引起的。但技术和应用发展的结果是，随着新的技术越来越多，PLC不仅没有逐渐被任何一种新的系统取代，反而在逐渐蚕食其它控制系统的市场。

比如，在流程产业，过往DCS占了尽对的统治地位，但现在，在中小型的产业装置方面，已经有相当大的控制系统被PLC系统所取代。即便在大型系统中，现在各类DCS也面临着高端PLC的威胁。这种现象的原因，一方面是由于PLC的技术不断发展，DCS过往所独占的一些复杂控制功能现在PLC基本上全部具备；*二是由于PLC的操纵的简单性所决定的；*三，也是较重要的一点，就是，PLC的价格和本钱是DCS系统所无法相比的。

在低端设备，比如很多产业设备的控制器，过往是由单片机开发系统所控制的，现在也越来越多地被PLC所取代。从材料本钱上来说，PLC的本钱比单片机要高，但是，由于PLC所具有的编程的灵活性，使得用户在开发新机型的时候，不必为新机型开发一个新的单片机控制器，而只要简单地在一个PLC的软件上进行程序更改即可，这大大降低了用户的开发本钱。因此，越来越多的机械逐步放弃了原来的**控制器的方式，而改用PLC作为机械设备的主要控制器。

在原来大量采用工控机系统的场合，工控机也越来越多被PLC取代，而工控机则逐渐从实时控制退到只负责操纵站的层面。而且，大家渐渐发现，这种工控机加PLC的结构，提供了较优良的控制性能、较方便的操纵、较低的本钱。因此，逐渐开始在越来越多的地方采用。可以说，工控机的诞生不仅没有削减PLC的份额，却由于工控机的运算功能、图形处理能力和数据存储能力弥补了PLC的不足，而PLC的可靠性则大大弥补了工控机的弱点，因此，工控机的诞生反而大大促进了PLC在更多场合的应用。

同样，在离散制造业，PLC作为一种设备控制和数据采集的方便器件，在企业实施ERP和CIMS系统时，为实时数据的采集、处理和传输提供了**的方便性。目前，无论是数控、机械还是传动、物流等行业，都把PLC作为控制系统和数据采集系统的可以选择。

因此，至少从现在来看，PLC在各类控制系统的竞争中逐渐占了上风。但是，随着竞争的白热化，PLC也面临着一个发展瓶颈，那就是各类系统的不开放，或者说开放。