智能制造大環境下PLC的發展趨勢和路徑

　　PLC硬件如何適應智能制造的要求

　　盡管人們較普遍的認識是PLC硬件技術進步是漸進的，但也不能否認，PLC的硬件技術一直在為滿足工業4.0和智能制造日益清晰的要求積累經驗。

　　特別是微電子技術的飛躍進展，使得SoC芯片在主鐘頻率越來越高的同時而功耗卻顯著減小；多核SoC的發展，又促進了在PLC的邏輯和順序控制處理的同時，可以進行高速的運動控制處理、視覺算法的處理等；而通信技術的進展使得分布式I/O運用越來越多，泛在的I/O運用也有了起步。

　　為迎接工業4.0的挑戰，PLC硬件設計應該在以下方面有一定的改善空間：

　　1、極大改善能耗和減小空間。PCB板85%的空間被模擬芯片和離散元器件所占，需要采取將離散元器件的功能集中于單個芯片中，采用新型的流線模擬電路等措施。

　　2、增加I/O模塊的密度。

　　3、進行良好的散熱設計，降低熱耗散。

　　4、突破信息安全的瓶頸（如何防范黑客攻擊、惡意軟件和病毒）。

　　概括起來說，PLC的硬件必須具備綜合的性能，即更小的體積，更高的I/O密度，更多的功能。

　　舉例來說，選用新型的器件收效顯著：為了減小I/O模塊的體積，減少元器件的數量，采用多通道的并行/串行信號轉換芯片（serializer），可以對傳感器24V的輸出信號進行轉換、調理和濾波，并以5V的CMOS兼容電平輸入PLC的MCU。這樣可把必要的光電隔離器件減少至3個，來自多通道的并行/串行信號轉換芯片（serializer）的信號，可共享相同的光電隔離資源。

　　Maxim公司的模擬器件集成設計，簡化了信號鏈，使10V的雙極性輸入可以多通道采樣、放大、濾波和模/數變換，而且只需單路的5V電源。這種設計取消了15V的電源，減少了元器件的數量和系統成本，降低了功耗，縮小了元器件所占用的面積。

　　PLC軟件如何適應智能制造的要求

　　可編程控制器作為一類重要的工業控制器裝置，之所以能夠在長達數十年的工控市場上長盛不衰，本質上的原因必須從其內部去發掘。其中，軟件與硬件發展的相輔相成、相得益彰應該是重要原因。

　　IEC61131-3推動PLC在軟件方面的進步，體現在：

　�。�1）編程的標準化，促進了工控編程從語言到工具性平臺的開放，同時為工控程序在不同硬件平臺間的移植創造了前提條件。

　�。�2）為控制系統創立統一的工程應用軟環境打下堅實基礎。從應用工程程序設計的管理，到提供邏輯和順序控制、過程控制、批量控制、運動控制、傳動、人機界面等統一的設計平臺，以至于將調試、投運和投產后的維護等，統統納入統一的工程平臺。

　�。�3）應用程序的自動生成工具和仿真工具。

　�。�4）為適應工業4 . 0 和智能制造的軟件需求， I E C61131-3的第3版將面向用戶的編程OOP納入標準。

　　之前已開發了許多為PLC控制系統工程設計、編程和運行，以及管理的工具性軟件。其中包括控制電路設計軟件包、接線設計軟件、PLC編程軟件包、人機界面和SCADA軟件包、程序調試仿真軟件以及自動化維護軟件等等。盡管這些軟件都是為具體的工程服務的，但即使在對同一對象進行控制設計和監控，它們卻都互不關聯。不同的控制需求（如邏輯和順序控制、運動控制、過程控制等）要用不同的開發軟件，在不同的工作階段（如編程組態、仿真調試、維護管理等）又要用不同的軟件。而且往往在使用不同的軟件時必需自行定義標簽變量（Tags），而定義變量的規則又往往各取其便，導致對同一物理對象的相同控制變量不能做到統一的、一致的命名。

　　缺乏公用的數據庫和統一的變量命名規則，造成在使用不同軟件時不得不進行繁瑣的變量轉換，重復勞動導致人力資源成本高、效率低下。