【文章內(nèi)容簡介】 er 接口將能夠解決所有通信問題，人們普遍存在著誤解。 Ether 僅僅定義了 OSI 參考模型底部的幾層協(xié)議標準，如果上層協(xié)議相互之間不能兼容，那么仍然不可能進行相互之間的通信處理。打個比方，這如同一個不懂英語的中國人與一個不懂，漢語的美國人之間是不能夠通過電話進行對話一樣。因此，協(xié)議就是設(shè)備之間相互通信的語言。 向 Ether 靠近的一個目的在于通過 Inter 能 夠連接到所希望的任何地方。實際上，在一些意想不到的地方， Web 服務(wù)器正在顯露出其應(yīng)有的威力。幾年前，有一些PLC 系統(tǒng)己經(jīng)內(nèi)藏了 Web 服務(wù)器，這無疑又為 PLC 系統(tǒng)增加了更多的特點。其他類型的控制設(shè)備也正在準備進一步集成 Web 服務(wù)器。例如， Squared 公司己經(jīng)有一個具備Ethemet 連接接口的發(fā)動機控制中心，并正在準備開發(fā)一種內(nèi)置 Web 服務(wù)器連接接口的變速裝置。 內(nèi)置 Web 服務(wù)器所體現(xiàn)的益處包括開放網(wǎng)絡(luò) 、商業(yè)工具的影響、 客戶機 /服務(wù)器關(guān)系。在過去，工業(yè)用戶可能會有代表性地詢問一些有關(guān) PLC 方面的信息，但在現(xiàn)在 ，由于新技術(shù)的不斷誕生和發(fā)展，工業(yè)用戶很容易就可以得到有關(guān)這方面的信息。另一方面，隨著芯片和處理器大規(guī)模的生產(chǎn)， PLC 生產(chǎn)制造商能夠生產(chǎn)并提供開放網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品，讓工業(yè)用戶花較少的費用就能夠購買到功能非常完善的 PLC 產(chǎn)品。 在為將 PLC 連接到 Ether 和 Web 上提供技術(shù)支持方面， Schneider 公司己經(jīng)成了西安交通大學網(wǎng)絡(luò)教育學院論文 5 先驅(qū)者之一。最近，該公司推出了一種運行于 PremiuPLC 平臺的新型快速Ether(100mb/s)模件。該模件為 PLC 能夠連接到 TCP/IP 的 Ether 提供了全雙工自適應(yīng) 10/100mb/s 的連接速度，現(xiàn)場過程控制器之間可以共享實時數(shù)據(jù)信息，自動掃描Momentum I/O 模件和其他任何基于 Modbus 通信協(xié)議的現(xiàn)場控制設(shè)備，采用一個嵌入式 Web 服務(wù)器提供 HTML 通信服務(wù)，同時提供了 SNMP 用于標準網(wǎng)絡(luò)通信管理。在一次展覽會上， Schneider 公司還向工業(yè)用戶展示了他們有關(guān)透明工廠的觀念。 現(xiàn)在，越來越多的企業(yè)正在計劃將其所有自動化控制設(shè)備逐步連接到企業(yè)范圍內(nèi)的系信息系統(tǒng)中去。對于工業(yè)用戶來講，也許他們己經(jīng)注意到有關(guān) Ether for control系列控制解決方案，該技術(shù)更加依 賴于 Ether 和 Inter。幾乎所有 PLC 供應(yīng)商在其部分系列化產(chǎn)品中均提供了 Ether 連接特性，而且有些公司己經(jīng)確定將 Web 服務(wù)器徹底嵌入到他們的設(shè)備內(nèi)部，以便充分展現(xiàn) PLC 的性能特點。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 Inter，則必須為此設(shè)置安全的信息發(fā)布地址。另外，為了防止黑客進入到控制系統(tǒng)中去，還必須安裝一套安全性能較好的防火墻軟件。 黑客的入侵還不是唯一的煩惱，如果網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓，我們首先需要干什么呢？黑客入侵的解決方案是采用冗余。在過程控制器中采用冗余 IP 地址、冗余網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、冗余通信電纜，以及熱備份等方式，當突發(fā)事件發(fā)生時能夠很好地為過程控制系統(tǒng)提供服務(wù)。 許多 PLC 供應(yīng)商在其產(chǎn)品的開發(fā)過程中仍然繼續(xù)不斷地改進和提高通信性能，其開發(fā)方向主要面向于 Ether 技術(shù)和基于 Web 技術(shù)。 (3)過程控制應(yīng)用 盡管傳統(tǒng) PLC 被應(yīng)用于離散過程控制領(lǐng)域，但現(xiàn)在， PLC 己被廣泛應(yīng)用于連續(xù)過程控制領(lǐng)域，而且基于連續(xù)過程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢正在進一步得 到增長。通信是 PLC應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，這種技術(shù)在 PLC 領(lǐng)域己經(jīng)得到擴展。同系統(tǒng)一樣，對 PLC 進行分散化處理已經(jīng)成為可能，所以更容易進行管理，以便能夠更好地集成在一起。 面對傳統(tǒng)工業(yè)過程控制市場所存在的巨大競爭壓力，許多 PLC 供應(yīng)商正在開始主動轉(zhuǎn)移他們所服務(wù)的過程控制應(yīng)用領(lǐng)域，而且必須放棄傳統(tǒng) PLC 應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)的一些市場份額。經(jīng)過較短時間的努力開發(fā)， Siemens 公司便陸續(xù)推出了基于過程控制的 PLC產(chǎn)品， 1990 年以前就推出了 SIMATIC CS 產(chǎn)品，而在 1997 年便將產(chǎn)品提 升到了 PCS7。這種開發(fā)工作一直要持 續(xù)到 Siemens 公司滿意為止，但隨著各種各樣新技術(shù)的不斷誕生和發(fā)展，所開發(fā)工作不會停止的。盡管離散和連續(xù)過程控制應(yīng)用都使用了同樣的硬件產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可能還需要額外增加一些特殊模件，但它們之間始終存在著一些不同的差異。只要將不同類型的應(yīng)用軟件裝入到同樣的系統(tǒng)之中，就能夠完成不同的過程控制應(yīng)用。任何 PLC 供應(yīng)商將會繼續(xù)全神貫注于批量和混合型過程控制的研究開西安交通大學網(wǎng)絡(luò)教育學院論文 6 發(fā) 。 作 為 一 個 很 好 的 例 予 ， Schneider 自 動 化 公 司 正 好 給 我 們 帶 來 了 其QPC(QuantumProcess Contr01)產(chǎn)品，在過程控制領(lǐng)域能夠使得一 個控制系統(tǒng)真正實現(xiàn)完全目標化。 QPC 利用一套網(wǎng)絡(luò)化分布式 PLC 系統(tǒng)來完成過程控制應(yīng)用。 QPC 完全基于 QuantumPLC 和 Momentum I/O 操作平 臺，能夠從單個 Quantum PLC 逐步延伸到分布式系統(tǒng)中去，并且也能夠全部與 Ethemet、 Intemet 和 TCP/IP 技術(shù)完全集成在一起。Rockwell 自動化公司計劃進一步增強 AB 公司的 ControlLogix 多功能控制器的過程控制性能，同時增加一套冗余解決方案和流量儀表模你其 1756CFM 可組態(tài)流量儀表模件將提供支持兩通道 020kHz 范圍內(nèi)頻率 輸入的能力，可以接受大多數(shù)渦輪或者質(zhì)量流量儀表的輸入信號。在 版本的 RSLogix5000 中，將同時提供功能模塊圖表 (FBD)和過程控制指令表兩種編程方式。其 ControlLogix平臺也同時集了 RSView 可視化 HMI軟件部件。在 Contr01Logix 中， ActiveX 面板顯示控件與過程控制指令表同時工作，并在 RSview 的基礎(chǔ)上為過程控制應(yīng)用提供完美的畫面顯示。 (4)運動控制 PLC 在運動控制領(lǐng)域的應(yīng)用也已經(jīng)有很長一段時間了，而且還保持了很好的增長趨勢。最近， DL205 PLC 推出具有四通道高速計數(shù)器的 HZCTRIO 模件。該模件單元支持 4 個獨立可組態(tài)的 100kHz 計數(shù)器 /定時器通道，還具備 4 個隔離高速 DC 輸出通道，并運行于獨立的 CPU掃描程序，使其具備了非?？焖俚捻憫?yīng)能力。該模件也能夠通過本地基于計數(shù)事件的處理器進行編程，而不需要從控制 CPU 中得到任何協(xié)助。程序設(shè)計通常采用 Dircotsoff32 和 Think＆ Do 工控組態(tài)軟件包來進行。 結(jié)合機械和運動控制方面的內(nèi)容， Giddings＆ Lewis 公司提供了基于工業(yè) PC 的MMC(機械與運動控制 )軟 件產(chǎn)品 PicProforwindows，該軟件兼容于 IEC611313 標準的梯形邏輯圖和功能模塊圖表程序設(shè)計方式。該軟件內(nèi)藏于 PCI 總線模件中，當宿主工業(yè) PC 停機以后，該模件單元能夠繼續(xù)運行操作。其特點包括不超過 32 個軸向的模擬量控制或者 SERCOS 伺服系統(tǒng)控制，具備運動控制性能，內(nèi)藏 OPC 服務(wù)器驅(qū)動程序、電子郵件和文件傳輸器，以及為 DeviceNet 或者 Profibus 提供的通信接口，另外還提供了標準 Intemet 和 Intra 訪問工具。 (5)軟件工具 現(xiàn)在，軟件工具繼續(xù)成為 PLC 用戶最感興趣的內(nèi) 容之一 【 7】【 8】 。對于 PLC 硬件，工業(yè)用戶只需要關(guān)心其性能和價格方面的內(nèi)容即可。當前，越來越多的 PLC 用戶希望能夠?qū)ふ业礁嗟能浖ぞ吆图晒ぞ?，以便能夠進一步提高 PLC 硬件的性能。 工業(yè)用戶所有工作的目的在于實現(xiàn)系統(tǒng)集成，所以他們正在努力實現(xiàn)將運動軟件包、 PLC、操作員界面甚至 Inter 結(jié)合在一起。同時，工業(yè)用戶還希望開放控制能夠完成邏輯控制，也能夠運行 Java 腳本程序。 然而，問題在于工業(yè)用戶通常是通過購買 PLC 硬件產(chǎn)品的方式來免費獲得軟件工具的。如果工業(yè)用戶打算支付軟件費用，他們希望花同樣的費 用能夠購買到與市場上西安交通大學網(wǎng)絡(luò)教育學院論文 7 質(zhì)量相同的 PC 軟件。軟件供應(yīng)商也正在努力開發(fā)，并希望能夠為工業(yè)用戶提供更多軟件工具的選擇機會。 本系統(tǒng)中的上位機的監(jiān)控軟件采用 Interllution 公司的 版本 【 9】 ，它是基于多任務(wù)，多平臺，實時性好，開放性好的集成軟件包。 Intellution 軟件中中了大量強大的圖形化工具允許用戶能夠快速直觀地建立面向過程的實時窗口， FIX 不僅包含圖形工具，使用戶能夠快速簡單地開啟系統(tǒng)，而且 InteUution 軟件提供了工業(yè)界最為強大的功能，包括實時過程的監(jiān)視和監(jiān)督控制，報警和報警管理， 歷史趨勢，統(tǒng)計過程控制，基于用戶的安全系統(tǒng)，方便的系統(tǒng)擴展，網(wǎng)絡(luò)等。它集成了 COM/DCoM、 OPC、 VBA、ActiveX 等最先進的現(xiàn)代軟件技術(shù)，使所有的應(yīng)用組件都有可以無縫集成到一個系統(tǒng)中，并且數(shù)據(jù)可以很方便地在網(wǎng)絡(luò)上共享。 IntellufionWorkSpace 包括兩個全集成的環(huán)境，組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境，它提供了開發(fā)和顯示的畫面，調(diào)度 (scheduler)報表和 VB 語言程序，并與實時數(shù)據(jù)交互工作，組態(tài)不僅提供了所有圖形，文本，數(shù)據(jù)。動態(tài)和趨勢圖形工具，通過這些工具生成容易操作和理解的畫面，在運行和組態(tài)環(huán) 境之間可快速完成測試對畫面的修改，同時保持實時報警和數(shù)據(jù)采集。 (6)硬件與軟件 通過短短幾年的努力，我們不斷看到有許多新的軟邏輯控制軟件產(chǎn)品被推出。許多獨立軟件供應(yīng)商己經(jīng)開始出售這種軟件產(chǎn)品，傳統(tǒng) PLC 供應(yīng)商在他們的產(chǎn)品目錄中也已經(jīng)開始逐漸增加基于工業(yè) PC 的控制產(chǎn)品。另外， PLC 開發(fā)費用中，軟件開發(fā)費用所占的百分數(shù)正得到穩(wěn)定的增長。例如， Rockwen 公司將 40％的開發(fā)費用投入到硬件產(chǎn)品開發(fā)中，而將 60％左右的開發(fā)費用轉(zhuǎn)移到了軟件開發(fā)工作上。其著眼點在于全球市場對軟件產(chǎn)品有強大的購買力，并要求軟件產(chǎn)品能夠 更加完美地運行在工業(yè)標準平臺上。 PLC 一般總是使用梯形圖邏輯控制程序，現(xiàn)在，所有類型的其他產(chǎn)品正在努力獲得并使用一些或者全部與 IEC61131— 3 標準兼容的程序設(shè)計語言，包括梯形圖邏輯圖表、功能模塊圖表、順序功能圖表、結(jié)構(gòu)化文本和指令表等程序設(shè)計語言。 然而，硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件相互之間都是延緩此獨立的實體，與傳統(tǒng)的全集成 PLC 系統(tǒng)有很大的不同。隨著硬件和操作系統(tǒng)的不斷發(fā)展，操作系統(tǒng)所提供的標準商業(yè)化功能特性可能會進一步促使 PLC 變成一種更加不同的控制設(shè)備，這也就是PLC 需要采 IEC611313 標準 程序設(shè)計語言的原因所在。 可以采取各種方式來解決 PLC 的編程問題。 Roekwell 公司對其所有產(chǎn)品均采用Logix 系列軟件來編程 【 10】【 11】【 12】 ，包括機器人控制器、軟邏輯控制器。傳統(tǒng) PLC 系統(tǒng)全部采用 RSLogix 5000 軟件進行編程工作。其他途徑包括微軟技術(shù)，像 DCOM、 ActiveX以及 sun 的 Java 等，在將來，也許會使用 技術(shù)，其中大多數(shù)編程方式是通過 Sun 宏系統(tǒng)和 ONE(開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 )來發(fā)布的。 基于 windowsCE 的應(yīng)用軟件和標準工具將允許工業(yè)用戶可以通過多重 硬件生命周期的方式來保護他們所購買的軟件。這種趨勢將進一步改變工業(yè)用戶對傳統(tǒng) PLC 產(chǎn)品西安交通大學網(wǎng)絡(luò)教育學院論文 8 產(chǎn)品的購買決心，而且仍然要涉及到 PLC 硬件技術(shù)規(guī)范、外圍設(shè)備和通信連接能力，這好像有些類似于購買一臺工業(yè) PC。相對于為一用戶習慣性決定過程而言，他們需要認真評價一種過程控制器及其編程軟件的靈活性。這也有助于平息人們評價哪種程序設(shè)計語言是最好的爭論。梯形圖邏輯、流程圖表、靜態(tài)邏輯、功能模塊、 IEC 標準混合編程，連同 VisualBasic 和 VisualC＋＋等都能夠很容易地把基于 windowscE的 PLC 作為一 種對象來對待處理。不久以前，一些新的軟邏輯和基于工業(yè) PC 控制的產(chǎn)品已經(jīng)問世。 來自于制造業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng) (MDS)公司的 WinMotion 軟件在單個套裝軟件中提供了軟運動控制、軟邏輯控制 (兼容 標準 )和一套數(shù)據(jù)服務(wù)器，并不需要任何運動控制接口卡件，或者專用硬件產(chǎn)品。此外，它還能以實時方式提供連續(xù)包括維護、生產(chǎn)和質(zhì)量等數(shù)據(jù)信息。該軟件可以運行在具有單個處理器并安裝有 VturCom RTX 軟件部件的 Windows NT 操作系統(tǒng)平臺上。該公司還公布了一套開放式 API 接口，能夠讓工業(yè)用戶進步集成第三 方軟件技術(shù)。 PLC 技術(shù)應(yīng)用情況 目前，在我國 火電廠 的輸煤系統(tǒng)中，特別是進入 80 年代后期所建的大型 火電廠 中，輸煤系統(tǒng)都不同程度地設(shè)計、選用了微機程序控制方式，例如：神頭第二 火電廠 、陽泉第二 火電廠 、上海石洞口第二 火電廠 、華能大連 火電廠 、華能福卅 l 火電廠 、華能上安 火電廠 等等。近年來，由于 PLC 性能價格比的不斷提高，以及我國輸煤自動化的電力工作者在微機程序控制方面的艱辛努力，已經(jīng)積累大量的實際應(yīng)用經(jīng)驗，微機程序控制這一技術(shù)己經(jīng)進入了成熟的應(yīng)用階段。所以，近年來的輸煤大型設(shè)備 (如斗輪堆取料機、翻車機等 )