PLC的未来

如果你使用制度或者正在考虑这样做，你可能会认为它们是一种成熟的技术，几乎没有改进的空间，因为它们已经存在了近50年。但就像消费类电子产品领域的同类产品一样，显著的改善在看不到尽头的情况下继续下去，承诺更快、更小、更低成本的解决方案。

PLC的强化嵌入式处理器运行实时专有操作系统，已被证明是工业自动化世界的中流支柱，击败了其霸主地位的所有挑战者。微软基于windows的开放系统已经取得了进展，但落后于PLC，这一趋势预计将继续下去，因为PLC具有专用硬件，特别设计的软件和单一供应商支持模式，仍然是许多工业控制应用的可靠选择。

从一开始，当PLC通常取代几十个(如果不是数百个)继电器和计时器时，就有一种减少自动化系统规模并简化支持和维护的趋势。多年来，继电器面板已被更小的基于机架的plc(图1)或更小的具有远程I/O的plc所取代。在软件方面，梯形逻辑编程最初模仿基于继电器和定时器的自动化系统，并继续是使用最广泛的PLC编程语言。但也出现了其他选项，特别是IEC 61131-3 PLC编程选项套件。

在未来，plc将继续发展，同时适应硬件、通信和软件方面的技术改进。部分演进将包括PLC和可编程自动化控制器(PAC)功能的合并，以及从工厂底层到顶层通信的进步。

[PAC通常被认为是一种使用基于pc的处理器的强化模块化工业控制器，并允许超出IEC 61131-3语言的编程选项。工业PC或IPC是另一个经常与PAC互换使用的术语。

更小、更快、更好

今天的处理器、电路板和元件在整个电子工业中都在萎缩。尽管对稳定性、可靠性和坚固性的需求减缓了对PLC的接受，但这些技术的改进正在慢慢地走向PLC。目前的增强功能包括更快的处理器以改善周期时间、增加内存容量和新的通信功能。

为了响应市场需求，许多特性和功能正在从高端plc迁移到低端plc。例如，我们可以预期小型plc将发展到包括高级plc的许多功能，而中高端plc将提供更小、更紧凑的解决方案来满足用户的需求。

plc还利用了固态存储器成本和尺寸的大幅下降。这大大增加了本地数据存储，允许在以前需要昂贵的数据采集系统的许多应用中使用PLC。它还为其他功能打开了大门，例如产品信息的车载存储，这可以加快故障排除。

今天的plc已经受益于USB技术，使它比以往任何时候都更容易上网，编程和监控您的控制系统。这项技术正在不断发展，随着更小的微型和迷你USB连接器的可用性，您可以期望在更多的小型plc上看到这种通信选项。

另一个来自快速发展的消费电子世界的特征正在迅速渗透到工业控制市场的例子是非易失性便携式存储设备。通过在一个小的封装中提供大量的额外内存，这些为PLC客户提供了极大的好处。这些选项包括USB设备转SD、miniSD和microSD卡，可根据最终用户、机器制造商或系统集成商的需要为PLC增加32 GB的额外内存。

PLC与PAC合并

许多工业控制器供应商吹捧plc和pac之间的差异，但未来的自动化工程师可能不会关心术语，而是在指定系统时关注性能和可用功能。正如它们的定义和特征在过去几年里都发生了变化一样，plc和pac将随着各自的发展而继续合并。

在这一演变过程中，低端和高端处理器的市场将有足够的空间。随着硬件技术的进步和时间的推移，高级功能也将不可避免地进入低端处理器。这反过来会给供应商带来压力，迫使他们在高端产品中加入更多的功能和选项。

更快的处理器和更大的内存将为运动控制、视觉系统集成和同时支持多种通信协议等高级功能打开闸门，同时仍然保持使PLC如此吸引许多用户的简单性。

在PAC与PLC的这段时间里，我们看到这两类产品都有了更快的发展。pac允许用户扩展传统工业自动化的范围，鼓励供应商增加产品来满足他们的需求。

这些需求向产品设计师提出了挑战，要求他们找到新的方法来支持现有的组件，并将它们构建成一个坚固耐用、经得起工业环境考验的系统。挑战还在继续，即提供处理越来越复杂的应用程序所需的连接性、内存扩展和处理能力改进，同时保持甚至降低最终产品的成本。

阶梯逻辑:永远不要说再见

50年前，这是固定的继电器罗技用梯形图代替C。这种语言使那些在中继逻辑环境中长大的技术人员和工程师的工作变得简单，但它有一些局限性，特别是在过程控制和数据处理方面。

IEC 61131-3标准为工业控制器引入了其他编程语言，但梯形图以其自身的进步做出了回应，并显示出惊人的持久力。在某些应用中，顺序功能图更好，特别是在过程控制方面。结构化文本可以很好地用于数据操作，其他IEC语言也有它们的优点。但在PLC编程语言方面，梯形图仍然遥遥领先。

供应商及其客户支持由梯形逻辑编程的plc控制的大型设备安装基础。还有一大群工程师、技术人员、电工和维护人员更喜欢这种简单的编程技术。不管涉及的硬件是什么，这种语言在使PLC成为行业标准方面已经走了很长一段路，而且这种趋势预计将继续下去。

虽然梯形逻辑是机器控制简单性的基础，但函数块编程技术可以减少代码量，特别是当PLC编码合并到一个编程环境时。

一个编程环境

结合了PLC，运动控制，和人机界面(HMI)在一个环境中编程是未来几年发展的趋势。将PLC和HMI处理器集成到同一个机架中可能会紧随其后，显示器要么作为包装的一部分，要么作为外部选项提供。无论是相同的处理器还是添加到PLC I/O机架的HMI模块，都不重要，因为即使是当前的技术也支持这两种配置。

对于大多数用户来说，拥有统一的编程环境是理想的，只要它不会太过庞大。结合这些包的主要好处包括缩短学习曲线和总开发时间。然而，如果该工具没有经过适当的考虑，它就会变得麻烦且难以导航。

朝着完全统一的编程环境的正确方向迈出的良好一步是确保设备可以共享相同的标记名数据库。标记名称是程序和进程之间的关键链接，创建数据库是一项耗时的任务。消除此任务的重复可以大大减少整个开发时间，并减少出错的机会。

我们来谈谈沟通

在过去的几十年里，特别是在20世纪90年代初，各种各样的通信网络和协议被开发出来并用于工业通信。随着时间的推移，这些竞争者被缩小到少数几个领导者。这一趋势将继续下去，并将进一步关注自配置的即插即用解决方案，再次遵循消费电子产品的趋势，在这种情况下，PC及其外围设备。就确定性而言，没有必要关注这些通信技术是否实际上是实时的，因为以太网和许多其他工业控制网络的原始速度将远远超过绝大多数应用程序所需的速度。

作为连接本地存储器和其他设备的通用接口，USB显示出了希望，但也有其局限性。USB是即插即用的，但是集成USB使用的软件和硬件需要设备供应商的额外投资。正因为如此，变化缓慢的工业硬件供应商，如称或条形码阅读器供应商，将在短期内保留RS232。

在目前的形式下，高端PLC包括许多通信端口以支持多种协议(图2)。从长远来看，这种情况有望发生变化，因为用户需要更多标准化的选项，可能只是以太网和无线，工业蓝牙可能属于后者。

这是一个无线时代;然而，在我们看到商业和工业无线通信协议大规模融合之前，工业确实需要更强大的无线技术，提高范围并保存数据完整性。(见工业无线教程)

我们已经看到了这一领域的进步，从最新的Wi-Fi (802.11n)和ZigBee(802.15.4)协议，到自组网和网状网络的使用，以及蓝牙和近场通信(NFC)的兴起，但这些都没有成为关键任务工厂地面应用的合适解决方案。未来将包括更广泛地采用无线技术，因为它适用于远程终端单元(rtu)等应用，这些应用可以提供视距，也适用于许多不太关键的监控应用，这些应用不需要实时控制。

连接工厂

也许PLC未来最引人注目的变化将是企业资源规划(ERP)和其他更高层次的计算系统与工厂车间的集成。参见信息集成研究。在过去，提取机器或处理数据并将其馈送到这些系统上游是主要的集成任务，但未来的技术将包括简化这种集成所需的挂钩、功能和特性(图3)。

考虑到这一点，控制器制造商需要考虑用户的需求，并提供一种解决方案，其中PLC不仅控制应用程序，而且还提供了无缝操作和向需要它的用户呈现过程数据的工具。

这可能包括通过网络浏览器或移动应用程序提供对数据的访问，或者包括与数据库接口的工具。这是PLC的自然发展过程。增强的通信能力，改进的处理能力和更大的内存容量都使PLC现在能够管理它一直创建的数据。

在未来，PLC可能仍将是许多工业自动化控制器使用的术语，尽管在形式、用途和性能上将发生重大变化(见表)。PLC的尺寸将继续缩小，硬件的改进将扩展这种坚固耐用的工业控制器的特性、功能和能力。软件和通信能力也将不断发展，以旧的名称创建一个新的工业自动化平台。

Jeff Payne是AutomationDirect(前身为PLCDirect)自动化控制集团的产品经理。由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程，mhoske@cfemedia.com．

关键概念

• 可编程逻辑控制器(plc)在工业自动化应用领域不断发展。
• 未来的plc将包括更大的编程灵活性和易用性、可扩展性、工业结构、更大的内存、更小的尺寸。
• PLC通信将集成非常高速(千兆)以太网和无线功能。

考虑一下这个

仅仅因为旧的PLC仍然可以工作，并不意味着不值得投资寻找新的、更简单、更有效的PLC选项。

在线额外

www.automationdirect.com

9月份的这篇在线文章有额外的链接，包括plc和工业通信的研究;参见PLC历史文章，也在本期。

看到工业无线教程．

看到信息集成研究和移动，以太网和无线研究从控制工程．

全球经济减少了PLC的需求，但美国经济增长带来了PLC的扩大使用:参见下面的相关PLC文章链接。

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