问关于软逻辑控制器能否取代PLC的一些争论

1、可编程控制器简称pc，它经历了可编程序矩阵控制器pmc、可编程序顺序控制器psc、可编程序逻辑控制器plc和可编程序控制器pc几个不同时期。为与个人计算机（pc）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。 plc是一种数字运算的电子系统，转为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输人和输出。控制各种类型的机械或生产过程。plc及其有关设备，都是按易与工业控制器系统联成一体、易于扩充功能的原则设计。 plc是一种以微处理技术为基础，将控制处理规则存储于存储器中，应用于以控制开关量为主或包括控制参量在内的逻辑控制、机电运动控制或过程控制等工业控制领域的新型工业控制装置。 2.2 plc的特点 plc是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。 1. 可靠性高，抗干扰能力强 为了限制故障的发生或者在发生故障时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，各pc的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使pc除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使pc具有了很强的抗干扰能力。 2. 通用性强，控制程序可变，使用方便 plc品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变plc的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，plc除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。 3. 功能强，适应面广 现代plc不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。 4. 编程简单，容易掌握 目前，大多数plc仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。plc在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（plc内部增加了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。 5. 减少了控制系统的设计及施工的工作量 由于plc采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，plc的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于plc的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。 6. 体积小、重量轻、功耗低、维护方便 plc是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于plc的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 2.3 plc的功能与应用 可编程控制器在国内外广泛应用于钢铁、石化、机械制造、汽车装配、电力、轻纺、电子信息产业等各行各业。目前典型的plc功能有下面几点。 顺序控制：这是可编程控制器最广泛应用的领域，取代了传统的继电器顺序控制，例如注塑机、印刷机械、订书机械，切纸机、组合机床、磨床、装配生产线，包装生产线，电镀流水线及电梯控制等。 程控：在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液体、速度、电流和电压等，称为模拟量。可编程控制器有a/d和d/a转换模块，这样，可编程控制器可以作模拟控制用于程控。 数据处理：一般可编程控制器都设有四则运算指令，可以很方便地对生产过程中的资料进行处理。用plc可以构成监控系统，进行数据采集和处理、控制生产过程。较高档次的可编程控制器都有位置控制模块，用于控制步进电动机，实现对各种机械的位置控制。 通信联网：某些控制系统需要多台plc连接起来使用或者由一台计算机与多台plc组成分布式控制系统。可编程控制器的通信模块可以满足这些通信联网要求。 显示打印：可编程控制器还可以连接显示终端和打印等外围设备，从而实现显示和打印的功能。

在上个世纪的九十年代，当时由于PLC的价格很高，而个人计算机的价格很低，因此，许多人就希望能够用个人计算机的资源来替代PLC的功能，这样，就产生了软逻辑控制器的技术。到了这个世纪，PLC的价格也同样降到了很低的水平，从价格上，采用软逻辑控制器来代替PLC的动力已经没有了，但是，由于软逻辑控制器是利用的个人计算机的资源，凭借着INTEL兼容的CPU的能力和基于WINDOWS的操作系统的强大背景，在许多方面，软逻辑控制器还是能够提供传统的PLC所不能提供的能力，因此，软逻辑控制器依然还在跃跃欲试，希望能够将PLC取而代之，这时，主要的动力当然是PLC所占据的庞大的OEM和离散控制的市场。 但是，十几年过去了，尽管许多软逻辑专家设计了许多在个人计算机的专用软件来模仿PLC的程序扫描循环和其它各种功能，尽管现在一台计算机已经可以运行一个标准的PLC程序并通过接口卡进行I/O刷新，甚至人们已经可以不再需要PLC的CPU模块而完全实现PLC的全部功能；但是，软逻辑控制器试图取代PLC的愿望依然还只是一个遥不可及的愿望；反而是PLC的市场，从离散控制向小规模的过程控制、SCADA系统等逐步蚕食，有越来越大的趋势。 到底软逻辑控制器能否代替PLC呢？为了讨论这个问题，让我们先撇开PLC与软逻辑的异同，从一个典型的制造厂的控制系统改造开始，来看看用户对控制器的要求进行改造的不同阶段的需要的成长变化： 在一个生产现场有大约十来个PLC，一个由个人计算机加上编程软件组成的编程单元和一些接口电缆。工厂之所以采用个人计算机而不是工控机，因为工控机太贵。 现在，那台个人计算机的常常出现死机，而且现在连硬盘也损坏了，所以老板和电控负责人都认为需要更可靠的产品。另外，老板也希望能够在自己的办公室就可以看到数据，而不是每次都必须要走到现场操作台或者电控室才能看到数据。 为此，PLC的制造商建议，可以用PLC内置的局域网功能来装配一个稍微复杂的系统，接口卡可以放在个人计算机内，以让它连到PLC网络上，现在个人计算机可以连到任何PLC而不用从工程师室再拉线或者将机器搬来搬去了。 由于现在个人计算机永久性地连到了PLC网络上，加一些SCADA软件是有意义的，这样它可以让老板从办公室里监视整个控制系统，一些数据分析软件也可以被加入，可以向老板提供处理过后的数据，让老板可以直接看到产量和成本等数据，而不需要再通过压力流量等数据来换算。 为了对整个系统进行集成改进，分立的PLC可以被一个中央的PLC配以远程I/O机架来代替（或者通过现场总线连接一些传感器/执行器网络器件），这样接线的要求与过去还是差不多，但用户只需要对中央CPU写一个程序就可以了。当然，用户可能需要更换一个功能更强的CPU，以便有更多的内存和更高的速度；但至少用户现在有了灵活性，因为可以更自由的改变远程节点了。 现在，用户实际上有了两个中央CPU，一个是PLC的CPU模块，一个是运行编程软件、SCADA软件和数据分析软件的个人计算机；相对于PLC的CPU模块来说，个人计算机可能运行速度更快，而且有更多的内存，而且价格可能低得多。为什么要更新PLC的CPU模块，而不在个人计算机上运行软逻辑软件呢？个人计算机上还可以运行其它的软件，使之对控制系统有更全面、更迅速的了解和分析。更重要的是，它意味着PLC的内存、I/O能力、通讯能力都很容易扩充，只要增加一些标准的计算机的元件即可。 这时，用户实际上面临着一个选择，是保留PLC的CPU，还是可以舍弃PLC的CPU，只保留个人计算机，用PC的CPU来代替PLC的CPU功能。而后者，就是软逻辑控制器。 但实际上，对于保持一个真正的PLC，还是用软逻辑控制器，目前是存在争议的。这个争议，可以肯定的是，将牵涉到可靠性、控制间隔的确定性。软逻辑控制软件和接口硬件的供应商声称这些问题已经被解决。 下面是一些关于软逻辑的正反两方面的争议，正方是支持采用软逻辑控制器的，反方是反对用软逻辑控制器的，读者或者用户可以根据以下争论自己作出判断： 正方： 主板已经不再是由小的电子供应商制造了，一个供应商（INTEL）已经占有了全球50%以上的市场，质量更好而且也更加一致；反方： INTEL的CPU不是为了工控的应用而制造的，没有人能够控制CPU不出现死机。正方： 你上次看到一个损坏的主板是什么时候（不算接线端子）？下一代的主板将采用密封模块，这种技术也是PLC今后必须采用的技术！反方： 电脑主板的质量确实比过去有进步，但依然会死机。密封模块是个好技术，但主要问题不在这些技术上，因为这些技术对个人电脑和PLC的好处是一样的。关键是整体的设计思路问题，端子是问题之一，另外还有很多，比如电源。正方： 当然，电源还是一个问题，但是，如果你稍微多花一些钱，买一个好一点的计算机，你就可以得到一个好点的电源。在你的工厂里，应该有整流电源硬件，因此，电源问题如尖峰问题不会影响到计算机电源。反方： 电源只是影响质量的众多问题之一。另外，最主要的是，个人计算机操作系统不够稳定，它们容易死机，而且同一时间运行的所有软件都跟着死机，需要计算机重新启动。正方： 大部分评论家认为WINDOWS NT操作系统还是足够稳定和足以信赖的。对于那些拒绝相信操作系统的人来说，有些软逻辑系统在接口卡上运行一个PLC仿真软件，这样即使计算机死机，只要电源不断，它将继续运行。反方： 这个方案确实是有改进，但是，一个个人计算机的控制间隔是不确定的，一个个人计算机每个时间只能真正地执行一个程序，如果几个“窗口”同时打开，操作系统将在这些程序中来回切换，而这些程序的切换方法并不是按照保证确定性的方法编写的。在发生一个需要响应的事件，和软逻辑控制器可以作出所需的控制输出这两个动作之间，软逻辑没有办法预测其间的延迟。正方： 现在的操作系统通常包含一些很好的功能，可以被编写得好的软逻辑程序调用，减少或消除控制间隔的不确定性，即使不用这些功能，个人计算机目前的速度是如此之快，以至于控制间隔的变化已经是非常微小了。如果软逻辑控制器内建在接口卡上，只有当它需要用个人计算机的资源如计算机的通信通道或内存时，它的控制间隔才受计算机影响。如果所有这些功能是内置在接口卡上的，该卡基本上就是PLC的CPU模块（卡）。按照这种方案，用户等于有了一个PLC 的CPU模块，只不过它是在一个PC机的机箱里而已，而且，这时其它的计算机软件可以对它有更好的访问，不需要涉及总线之类的通讯问题。反方： 那如果PC机的程序在运行时需要关机或重新启动时，PLC的程序怎么办？正方： 这确实是个问题，但至少，你可以控制PLC系统在什么时候停止和停多久。有些软逻辑控制器软件希望在操作系统之前装载，这种软逻辑程序执行可重复的间隔，并只在软逻辑功能不需要的时候才允许操作系统使用计算机，有关的不确定性只依靠计算机内置的偏置程序（对PLC所需的数据交换的优化类型来说是不需要的）。如果实在要考虑这种情况的话，可以另外给那个PLC的板子单独提供一个电源。反方： 那么，这种结构，与PC机外加一个PLC的机构，有什么区别呢？无论从价格，还是性能，可能还是不如用回PLC的结构吧。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 以上的争论可能会没完没了。但是，即便软逻辑控制在取代PLC的方面不成功的话，软逻辑软件依然是要编下去的。 控制语言受到软逻辑程序的供应商的影响较大，但是，从主要的PLC供应商来的软逻辑依然是最容易被人相信的。例如，ROCKWELL自动化，现在提供了AB软逻辑系统，称为SOFTLOGIX 5，他们将之描述为“PLC-5处理器家族的一个成员”，所有受欢迎的软逻辑程序现在都提供IEC61131-3标准的PLC编程语言，因此，编程人员不用学习其它的计算机语言。I/O模块还是需要的，主要的PLC供应商将继续占领这个市场。 退一步来说，即使软逻辑“干掉”了PLC，像上面争论里所说的那样，大部分PLC的用户可能还是看不出有什么变化的。原因是，首先，软逻辑的供应商还是会以PLC的供应商为主；其次，软逻辑的结构会让用户看不出其与PLC的分别；第三，即便能够与PLC区别开，许多软逻辑供应商可能依然会选择以PLC的形式进行开发和应用。