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未來,PLC的尺寸會持續(xù)減小,硬件的發(fā)展也將為PLC帶來新的特性和功能。軟件和通訊能力的提升,將賦予PLC這個悠久的名字一個全新的定位——工業(yè)自動化平臺。
如果你已經(jīng)在使用或正在考慮使用PLC,你或許認(rèn)為這種已經(jīng)出現(xiàn)了近50年的技術(shù)是非常成熟的,并且鮮有空間去創(chuàng)新;但是,*,正如其他消費(fèi)類電子領(lǐng)域的產(chǎn)品從未停止過改進(jìn)一樣,更快、更小及更低的價格讓人充滿希望。
從一開始,當(dāng)PLC開始大批量地替代繼電器和計(jì)時器時,對于未來PLC的發(fā)展趨勢,就持續(xù)存在著一種減少自動控制系統(tǒng)尺寸以及簡化支持和維護(hù)工作的推動力。在過去的幾年里,繼電器被更小的基于Rack結(jié)構(gòu)或更小的有遠(yuǎn)程I/O口的PLC所替代。
就軟件而言,梯形語言zui初基于繼電器和定時器模擬自動系統(tǒng),已經(jīng)成為zui廣為應(yīng)用的PLC編程語言;但是其他的選擇也在慢慢出現(xiàn),如IEC61331-3的編程語言。在未來,PLC將會在硬件、軟件和通訊的領(lǐng)域持續(xù)進(jìn)步來適應(yīng)科技的發(fā)展??赡艿难葑儗≒LC及可編程自動控制器(PAC)部分功能的合并,以實(shí)現(xiàn)從工廠底層到頂層的通訊。
更小,更快,更好
電子工業(yè)的不斷發(fā)展,讓今天的處理器、電路板及元器件尺寸不停的縮小,這些技術(shù)慢慢的作用于PLC,使其更穩(wěn)定、可靠及堅(jiān)固,并帶來了功能的進(jìn)一步提升,比如更快速的處理器,可擴(kuò)充的內(nèi)存能力及新的特色通訊機(jī)制等。
為響應(yīng)市場需求,許多特性和功能正在從往低端PLC遷移。例如,我們可以預(yù)期未來的小型PLC將擁有更多PLC的特性,而中PLC也將提供更小、更緊湊的解決方案,以滿足客戶的需求。
同時,PLC也因內(nèi)存成本和尺寸的減少而獲益。這些優(yōu)勢大大的地提升本地化數(shù)據(jù)存儲能力,允許將PLC用在之前需要昂貴的數(shù)據(jù)抓取系統(tǒng)的應(yīng)用場合。這也為其他功能的實(shí)現(xiàn)帶來可能性,比如產(chǎn)品信息的板載存儲,以便于加快故障排除。
今天的PLC也從USB技術(shù)中受益匪淺,使得聯(lián)網(wǎng)、編程及對控制系統(tǒng)的監(jiān)控變得的容易。隨著USB技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步,以及更小的迷你USB連接器的出現(xiàn),你可以期待在更多的小型PLC上看到這種通訊選項(xiàng)。
另外一個的例子是,從快速變化的消費(fèi)類電子世界快速滲透到工業(yè)市場的非易失性便攜存儲設(shè)備。通過在一個小小的封裝里面提供大量的附加存儲空間,它們給PLC的用戶帶來了非常大的好處。這些可能的選項(xiàng)包括USB裝置,SD卡,miniSD以及MicroSD卡等,從而為zui終用戶、機(jī)械制造商及系統(tǒng)集成商增加高達(dá)32GB的額外存儲空間。
PLC和PAC的融合
許多工業(yè)控制器供應(yīng)商還在以PAC和PLC之間的異同為賣點(diǎn),但是未來的自動化工程師考慮他們的系統(tǒng)時,可能不會關(guān)心到底是何許名字,他們只會專注于性能和實(shí)際的功能。就像這兩種設(shè)備的定義和特性不斷演變樣,PLC和PAC將會彼此融合發(fā)展。
基于這種演變,在低端和市場會出現(xiàn)大量的機(jī)會。隨著硬件技術(shù)的進(jìn)步,*的功能將進(jìn)入低端處理器。這將反過來推動供應(yīng)商將更多功能和選擇融入產(chǎn)品中。
高速處理器和更多的存儲空間將會促進(jìn)功能的應(yīng)用,比如運(yùn)動控制、視覺系統(tǒng)的集成及多種通訊協(xié)議的協(xié)同支持。當(dāng)然,PLC也將依舊保持其簡單的特性來吸引更多用戶。
在PAC與PLC相互融合期間,我們可以看到這兩種產(chǎn)品自身不斷地完善和進(jìn)步。PAC可以允許用戶在傳統(tǒng)意義的工業(yè)自動化的領(lǐng)域進(jìn)行拓展,鼓勵供應(yīng)商研發(fā)新的產(chǎn)品來滿足客戶的需求。
這些需求向產(chǎn)品設(shè)計(jì)者發(fā)起挑戰(zhàn):迫使他們尋找新的方向,如支持現(xiàn)有的元器件構(gòu)建一個新的系統(tǒng)以滿足嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境。未來的挑戰(zhàn)將包括提供可連接性,存儲的擴(kuò)展能力,以及控制器處理能力的提升,以應(yīng)對日益復(fù)雜的應(yīng)用,同時還要求維持甚至降低zui終產(chǎn)品的成本。
梯形語言:不說再見
50年前,硬接線的繼電器邏輯被梯形語言替代,這種語言為熟悉繼電器邏輯的技術(shù)人員和工程人員帶來了便利,但是它也有其局限性,尤其是在過程控制及數(shù)據(jù)處理應(yīng)用中。
IEC61131-3提供了對于工業(yè)控制器的另一種編程語言,但是梯形語言還是有其自身的優(yōu)勢,并且一直顯示著它*的魅力。雖然對于過程控制來說,有連續(xù)功能圖示,結(jié)構(gòu)化的文本對于數(shù)據(jù)處理也是不錯的,其他的IEC語言也有自己的優(yōu)點(diǎn)。但是梯形語言仍將是PLC編程語言的。
供應(yīng)商及他們的客戶采購內(nèi)置梯形語言邏輯編程的PLC,并使用此類的PLC控制大量的基礎(chǔ)設(shè)備。也有大量的工程師、技術(shù)員、電器工程師及維護(hù)工人傾向于梯形語言這種簡單的編程技術(shù)。不論硬件如何發(fā)展,這種語言還會作為PLC的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)很久。
雖然梯形邏輯語言可以作為簡單的機(jī)器控制的基石,但功能塊編程技術(shù)可以減少代碼數(shù)量,尤其是需要將PLC代碼融入統(tǒng)一編程環(huán)境的時候。
統(tǒng)一的編程環(huán)境
將PLC、運(yùn)動控制及人機(jī)界面(HMI)的編程結(jié)合到一個統(tǒng)一的環(huán)境,是未來幾年的一種趨勢。將PLC和HMI集成在同一機(jī)架上可能會成為下一個趨勢,不管顯示器是包含在組件中還是作為外部選項(xiàng)。無論同樣的處理器還是集成到PLCI/O機(jī)架的HMI模塊,當(dāng)前的技術(shù)都能夠支持這兩種方式的組態(tài)。
有一個*的編程環(huán)境對于大多數(shù)用戶來說是理想的,只要不是太復(fù)雜。這些模塊結(jié)合的好處包括減少學(xué)習(xí)周期和研發(fā)時間。但是,如果這個編程環(huán)境并不是設(shè)計(jì)合理,那么將會變得笨重的和不易操作。
擁有統(tǒng)一的編程環(huán)境的重要一步是確保設(shè)備之間可以共享同一個標(biāo)簽名數(shù)據(jù)庫。標(biāo)簽名是在程序和過程之間的重要連接。建立數(shù)據(jù)庫是一項(xiàng)耗時的工程,減少這些重復(fù)的任務(wù)會縮短整體研發(fā)時間并減少錯誤幾率。
迎接無線的時代
在過去的幾十年特別是90年代早期,在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)了大量的不同的通訊網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。隨著時間的推移,這些不同的選擇逐漸剩下幾個。跟消費(fèi)類電子PC與其外設(shè)一樣,這種趨勢將會持續(xù),未來會聚焦于可以自我配置的即插即用方案。
其實(shí)并沒有必要去關(guān)注這些通訊技術(shù)是否能達(dá)到真正的實(shí)時,因?yàn)橐蕴W(wǎng)和其他許多工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的原始速度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于絕大多數(shù)應(yīng)用的需求的。
關(guān)于本地存儲設(shè)備和其他裝置的通用接口,USB雖可用,但是有其限制。USB是即插即用的,但是給USB集成硬件和軟件是需要設(shè)備供應(yīng)商額外投入的。正因如此,工業(yè)硬件供應(yīng)商的緩慢變化,如條碼識別器和電子稱等硬件供應(yīng)商在短期內(nèi)仍將采用RS232接口。
目前,PLC的通訊接口可以適應(yīng)多種協(xié)議。預(yù)計(jì)未來隨著用戶需求的標(biāo)準(zhǔn)化,這種情況有望得到改觀,可能僅僅只有以太網(wǎng)和無線形式,或者再加上一種可能的選項(xiàng)工業(yè)藍(lán)牙。
這是一個無線的時代,但是,在我們看到商業(yè)和工業(yè)無線通訊協(xié)議的大融合之前,工業(yè)應(yīng)用確實(shí)需要在更廣范圍內(nèi)具有魯棒性的無線技術(shù),并確保數(shù)據(jù)的完整性。
在這個領(lǐng)域內(nèi),我們也看到了進(jìn)步:從的Wi-Fi(802.11n),ZigBee(802.15.4)協(xié)議到點(diǎn)對點(diǎn)連接,網(wǎng)狀連接及藍(lán)牙和近場通訊的興起,但是目前這些并沒有成為執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的工廠底層適用的解決方案。未來在適合無線應(yīng)用的遠(yuǎn)程終端設(shè)備(RTU),或者一些非關(guān)鍵的監(jiān)控應(yīng)用(不要求實(shí)時控制)中,或?qū)⒏鼜V泛地采用無線技術(shù)。
新一代PLC的11個發(fā)展趨勢
全集成工廠
在PLC的未來zui引人注目的變化應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)或其他高層級系統(tǒng)與工廠層的集成。在過去,主要的一體化任務(wù)是提取機(jī)器和過程數(shù)據(jù),并將之向上傳到那些高層級系統(tǒng)。未來,采用hooks和函數(shù)等的新技術(shù)將會簡化這種集成。
鑒于此,控制器制造商在設(shè)計(jì)PLC解決方案時,需要更多地考慮用戶的需求。這種方案不僅僅用于控制,同時還能夠?qū)崿F(xiàn)無縫操作,并提供數(shù)據(jù)給需要的用戶。這可能包括提供通過瀏覽器或者移動app提供數(shù)據(jù)的接入,或者包括接入數(shù)據(jù)庫的工具。
增強(qiáng)的通訊、提高的處理速度和更大的存儲容量賦予PLC管理自己產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的能力。這是PLC的自然發(fā)展趨勢。
雖然形式、用途和性能將會有大幅度的變化,但是在未來,PLC這個名詞依然會作為很多的工業(yè)自動化控制器的名字延續(xù)下去。PLC的尺寸會持續(xù)減小,硬件的發(fā)展也將為PLC帶來新的特性和功能。軟件和通訊能力的提升,將賦予PLC這個悠久的名字一個全新的定位——工業(yè)自動化平臺。
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