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PLC的基本概念
可編程控制器(Programmable Controller)是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC 
2、PLC的基本結(jié)構(gòu) 
PLC實質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，如圖所示：
a. *處理單元(CPU)
*處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，zui后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。
為了進(jìn)一步提高PLC的可*性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。
b、存儲器
存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。
存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。西門子6ES7 307-1EA01-0AA0
C、電源 
PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可*得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。
3、PLC的工作原理
一. 掃描技術(shù)
當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。
(一) 輸入采樣階段
在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二) 用戶程序執(zhí)行階段
在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
(三) 輸出刷新階段
當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。
比較下二個程序的異同：
程序1：
程序2：
這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果*一樣，但在PLC中執(zhí)行的過程卻不一樣。
※ 程序1只用一次掃描周期，就可完成對%M4的刷新；
※ 程序2要用四次掃描周期，才能完成對%M4的刷新。
這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。
一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。
二. PLC的I/O響應(yīng)時間
為了增強(qiáng)PLC的抗*力，提高其可*性，PLC的每個開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。
為了能實現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機(jī)的運行方式(掃描技術(shù))。
以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應(yīng)時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。
所謂I/O響應(yīng)時間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號的改變所需的時間。其zui短的I/O響應(yīng)時間與zui長的I/O響應(yīng)時間如圖所示： 
第(n-1)個
掃描周期
zui短I/O響應(yīng)時間：
zui長I/O響應(yīng)時間
SIEMENS PLC在中國的產(chǎn)品，根據(jù)規(guī)模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡單介紹一下該三種產(chǎn)品的一些特性。
S7-200
針對低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng)，它zui多可有7個模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線，它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有RS-485通訊接口和Profibus兩種，可通過編程器PG訪問所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設(shè)備。
其中的擴(kuò)展模塊（EM）有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數(shù)字量輸出（DO）——24VDC 和 繼電器；模擬量輸入模塊（AI）——電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊——電壓和電流。  還有一個比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執(zhí)行器接口），通過AS-接口的從站可以控制多達(dá)248個設(shè)備，這樣就可以顯著的擴(kuò)展S7-200的輸入和輸出點數(shù)。

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說明： 將RLO的狀態(tài)保存到狀態(tài)字寄存器中的BR位中。

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 在生產(chǎn)機(jī)械的自動控制領(lǐng)域，PLC順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用量大面廣。然而，工藝不同的生產(chǎn)機(jī)械要求設(shè)計不同的控制系統(tǒng)梯形圖。目前，不少電氣設(shè)計人員仍然采用經(jīng)驗設(shè)計法來設(shè)計PLC順序控制系統(tǒng)，不僅設(shè)計效率低，容易出差錯，而且設(shè)計階段難以發(fā)現(xiàn)錯誤，需要多次調(diào)試、修改才符合設(shè)計要。本文提出的4種簡易設(shè)計方法，能快速地一次設(shè)計成功PLC順序控制系統(tǒng)。

    順序控制系統(tǒng)的特點及設(shè)計思路

    1．特點順序控制系統(tǒng)是指按照預(yù)定的受控執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作順序及相應(yīng)的轉(zhuǎn)步條件，一步一步進(jìn)行的自動控制系統(tǒng)。其受控設(shè)備通常是動作順序不變或相對固定的生產(chǎn)機(jī)械。這種控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)步主令信號大多數(shù)是行程開關(guān)（包括有觸點或無觸點行程開關(guān)、光電開關(guān)、干簧管開關(guān)、霍爾元件開關(guān)等位置檢測開關(guān)），有時也采用壓力繼電器、時間繼電器之類的信號轉(zhuǎn)換元件作為某些步的轉(zhuǎn)步主令信號。

    為了使順序控制系統(tǒng)工作可靠，通常采用步進(jìn)式順序控制電路結(jié)構(gòu)。所謂步進(jìn)式順序控制，是指控制系統(tǒng)的任一程序步（以下簡稱步）的得電必須以前一步的得電并且本步的轉(zhuǎn)步主令信號已發(fā)出為條件。對生產(chǎn)機(jī)械而言，受控設(shè)備任一步的機(jī)械動作是否執(zhí)行，取決于控制系統(tǒng)前一步是否已有輸出信號及其受控機(jī)械動作是否已完成。若前一步的動作未完成，則后一步的動作無法執(zhí)行。這種控制系統(tǒng)的互鎖嚴(yán)密，即便轉(zhuǎn)步主令信號元件失靈或出現(xiàn)誤操作，亦不會導(dǎo)致動作順序錯亂。

    2．設(shè)計思路本文提出的4種簡易設(shè)計方法都是先設(shè)計步進(jìn)階梯，在步進(jìn)階梯實現(xiàn)由轉(zhuǎn)步主令信號控制輔助繼電器得失電；然后根據(jù)步進(jìn)階梯設(shè)計輸出階梯，在輸出階梯實現(xiàn)由輔助繼電器控制輸出繼電器得失電。這4種設(shè)計法所設(shè)計的梯形圖電路結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的指令應(yīng)適用于大多數(shù)PLC機(jī)型，具有通用性。

    由于各種PLC機(jī)型的編程元件代號及其編號不盡相同，為便于闡述，本文約定：所有梯形圖中的輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器（又稱內(nèi)部繼電器）的代號分別為：X、Y、M。設(shè)計中所用到的某些功能指令，如置位指令約定為S×，復(fù)位指令為R×；移位指指令為SR×。其中的“×”表示編程元件的編號，用十進(jìn)制數(shù)表示。用這些方法設(shè)計實際的控制系統(tǒng)時，應(yīng)將編程元件代號和編號變換成所選用的PLC機(jī)型對應(yīng)的代號和編號。

圖1 順序控制流程

    下面分別介紹各種設(shè)計方法。其中，前3種方法的設(shè)計依據(jù)都是圖1所示的順序控制流程。圖中，步1的轉(zhuǎn)步主令信號X0為連接啟動按鈕的輸入繼電器（為簡明起見，后述的轉(zhuǎn)步主令信號均省去“輸入繼電器”幾個字，只提輸入信號），X1為原位開關(guān)信號，X2、X3、X4分別為步2、3、4的轉(zhuǎn)步主令開關(guān)信號。M1～M5分別為各步的受控輔助繼電器。Y1～Y4分別為各步受控的輸出繼電器。

    一、逐步得電同步失電型步進(jìn)順序控制系統(tǒng)設(shè)計法

    如圖2所示，這種設(shè)計方法是根據(jù)“與”、“或”、“非”的基本邏輯關(guān)系，設(shè)計成串聯(lián)、并聯(lián)或串、并聯(lián)復(fù)合的電路結(jié)構(gòu)。

圖2 逐步得電同步失電步進(jìn)順控梯形圖

    1．步進(jìn)階梯的設(shè)計步進(jìn)階梯的結(jié)構(gòu)

    如圖2a所示。步1的M1得電條件是受控機(jī)械原位開關(guān)X1處于壓合狀態(tài)（若受控機(jī)械有多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則要求每個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原位開關(guān)均處于壓合狀態(tài)），滿足原位條件后按起動按鈕X0才能得電。M1得電后自鎖，并為步2提供步進(jìn)條件信號（M1的常開觸點）。步1的執(zhí)行動作完成時觸發(fā)的行程開關(guān)信號X2作為步2的轉(zhuǎn)步條件信號。步2的M2的輸入滿足其步進(jìn)條件和轉(zhuǎn)步條件后得電自鎖，并為步3提供步進(jìn)條件信號。按此規(guī)律即可實現(xiàn)后續(xù)每一工作步輔助繼電器的得電和自鎖。停止步M5的步進(jìn)條件信號和轉(zhuǎn)步條件信號分別為：zui后一個工作步M4發(fā)出的步進(jìn)條件信號（M4的常開觸點）和該步動作完成時所觸發(fā)的轉(zhuǎn)步信號X1。由于M5的得電信號令控制系統(tǒng)失電，所以M5的回路不自鎖，而且要將其常閉觸點串聯(lián)在步1回路的zui左端。從步2起后續(xù)各個步的回路構(gòu)成分支回路。一旦M5得電便使整個系統(tǒng)失電。如不用分支回路的結(jié)構(gòu)，也可采用圖3所示的回路。即把M5常閉觸點分別串聯(lián)在每步輔助繼電器的回路上。應(yīng)該注意的是：無論工作步還是停止步，如果某步的轉(zhuǎn)步主令信號有多個，則應(yīng)將多個轉(zhuǎn)步主令信號互相串聯(lián)。

圖3 逐步得電同步失電梯形圖

    2．輸出階梯的設(shè)計輸出階梯

    如圖2b所示。其設(shè)計方法是：（1）在控制流程圖中，找出某輸出繼電器M在哪一步開始得電和在哪一步開始失電，以此確定其得電信號（步進(jìn)階梯中使M開始得電的輔助繼電器常開觸點）和失電信號（步進(jìn)階梯中使M開始失電的輔助繼電器常閉觸點）；（2）將得電信號、失電信號和受控輸出繼電器線圈串聯(lián)。如果某個輸出繼電器在一個工作循環(huán)中多次得電失電，則將每次得失電的串聯(lián)信號互相并聯(lián)即可。例如，圖1中輸出繼電器Y1要求在步1和步3得電，在其余步失電。在圖2b畫其控制回路時，將圖1所示的*次得電信號M1和*次失電信號M2串聯(lián)，第二次得電信號M4和第二次失電信號串聯(lián)，然后將二者并聯(lián)起來，再與Y1的線圈串聯(lián)便構(gòu)成Y1的控制回路。其余依此類推。

    二、逐步得電逐步失電型步進(jìn)順序控制系統(tǒng)設(shè)計法

    1．步進(jìn)階梯設(shè)計

    按圖1所示的控制流程，采用逐步得電逐步失電型順序控制系統(tǒng)設(shè)計法設(shè)計的步進(jìn)階梯如圖4a所示，其電路結(jié)構(gòu)與圖3的不同點之一是每步的失電由下一步輔助繼電器的常閉接點控制；之二是步1回路必須串聯(lián)步2至zui后工作步4的輔助繼電器常閉觸點。以防電路工作時，因誤操作再次起動而導(dǎo)致控制順序錯亂。其余的電路結(jié)與圖3相同。

    2．輸出階梯設(shè)計輸出階梯如圖4b所示，輸出繼電器的控制回路根據(jù)控制流程直觀確定。例如，輸出繼電器Y1要求在步1、3得電，則將步1、3的輔助繼電器M1、M3的常開觸點并聯(lián)，再與Y1的線圈串聯(lián)即可。其余輸出繼電器的控制回路構(gòu)成方法與此相同。

圖4 逐步得電逐步失電型順控系統(tǒng)梯形圖

PLC技術(shù)展的zui終趨勢仍然是人們所爭論的焦點之一。大多數(shù)人認(rèn)為，PLC將會繼續(xù)失去*；更有甚者認(rèn)為，在工業(yè)PC面前，PLC將會一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域仍將為PLC提供一定的*。本文從11方面介紹了PLC在其上的應(yīng)用趨勢。

    前 言

    *以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來面對*逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。PLC需要解決的問題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開放性和價格。

    PLC技術(shù)展的zui終趨勢仍然是人們所爭論的焦點之一。大多數(shù)人認(rèn)為，PLC將會繼續(xù)失去*；更有甚者認(rèn)為，在工業(yè)PC面前，PLC將會一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域仍將為PLC提供一定的*。

    在工業(yè)計算機(jī)控制領(lǐng)域，圍繞開放與再開放過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放性數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有PLC，但這種趨勢也許不會繼續(xù)發(fā)展下去。隨著軟PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的*正在逐步得到增長，這些事實使傳統(tǒng)PLC供應(yīng)商在思想上已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對現(xiàn)實，在傳統(tǒng)PLC的技術(shù)發(fā)展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài)。對于控制軟件來講，這是PLC控制器的核心，PLC供應(yīng)商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。此外，開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破，其結(jié)果是將PLC融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè)。

    一、開放和基于工業(yè)PC控制

    PLC制造商已經(jīng)開始注視基于工業(yè)PC控制技術(shù)所帶來的強(qiáng)大沖擊。有專家甚至認(rèn)為，新商務(wù)活動所帶來的新技術(shù)和開放技術(shù)規(guī)范將會埋葬傳統(tǒng)PLC。PLC制造商認(rèn)為，雖然在工業(yè)現(xiàn)場安裝有大量的PLC控制設(shè)備，但他們?nèi)匀恍枰?lián)合工控軟件公司，以便開發(fā)他們自己的基于工業(yè)PC的過程控制軟件。

    誠然，幾年前在工業(yè)現(xiàn)場明顯存在著新舊PLC混合使用的情況，工業(yè)用戶不得不同時學(xué)習(xí)相關(guān)的新舊知識，甚至彼此借鑒學(xué)習(xí)。大多數(shù)PLC制造商為工業(yè)用戶僅僅提供了軟邏輯和一種操作平臺。

    在應(yīng)用方面，很難進(jìn)一步區(qū)分PLC控制系統(tǒng)和工業(yè)PC控制系統(tǒng)之間的差異，因為這兩者均采用了同樣類型的微處理器和內(nèi)存芯片。形象地打個比喻，如果你忘掉工業(yè)PC和PLC這些詞語字面上的含義，那么在箱子里所能夠觀察到的恰恰是一些基本計算機(jī)硬件技術(shù)，我們更多觀察到的卻是那些基本技術(shù)的復(fù)雜化和混合體，這些技術(shù)被有效地組合到控制系統(tǒng)中去。

    另外，采用開放控制的原因一方面是系統(tǒng)功能集成的需要，另一方面也是由于一些工業(yè)用 戶對功能過分苛求所致。如果能夠給予高度的重視，就能夠獲得更多的基本技術(shù)知識。PLC制造商專注于系統(tǒng)功能化，而工業(yè)用戶則專注于系統(tǒng)應(yīng)用。人們可以看到，將來的發(fā)展趨勢是將更多的功能進(jìn)一步集成到一個控制箱內(nèi)。因而像順序控制和過程控制這樣的事件將會采用功能化方式進(jìn)行處理，其他像運動控制等也能夠共享到相同的控制結(jié)構(gòu)體系中。

    可以相信，PLC技術(shù)將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。后者除了在靈活性方面比傳統(tǒng)PLC具有截然不同的優(yōu)勢外，還具有其他優(yōu)點，如能夠縮短系統(tǒng)投放到市場的周期，降低系統(tǒng)投資費用，提高從工廠底層到企業(yè)辦公自動化的數(shù)據(jù)信息流動效率等。

    關(guān)于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的實時響應(yīng)問題已經(jīng)得到很好的解決，也許其主要的東西仍然隱藏在技術(shù)背后，但缺乏相應(yīng)的跟蹤記錄。對于PLC來講，堅固性是其主要特點之一，這已經(jīng)有相當(dāng)多的跟蹤記錄來驗證。工業(yè)用戶仍然非常小心地對待PLC，他們正在對PLC作不同的技術(shù)測試工作。在利用一種新技術(shù)時，工業(yè)用戶需要考慮的問題是要冒多大的風(fēng)險，同時需要考慮對其商務(wù)活動能夠帶來多少機(jī)會和收益。

    但工業(yè)用戶不*相信開放式控制系統(tǒng)所帶來的好處。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，他們開始逐漸淡化這些思想觀念。工業(yè)用戶正在平衡采用新技術(shù)所存在的風(fēng)險和給他們的商務(wù)活動所帶來的收益，以便為今后的決策提供有效的保障。

    工業(yè)PC技術(shù)提供了許多功能，能夠增強(qiáng)PLC的功能特性，包括內(nèi)藏視頻和高速浮點數(shù)字協(xié)處理器。盡管Microsoft公司沒有進(jìn)一步提升該項功能特性的計劃，但新的Windows CE 3.0完*夠更好地滿足過程控制的需要。

    不久前，Siemens公司公布了一套新的基于開放式控制系統(tǒng)的軟件產(chǎn)品，即3.0版本的SIMATIC WinAC(Windows自動化中心)。WinAC是基于Windows NT，與SIMATIC S7 PLC兼容的適合于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)解決方案。WinAC 3.0提供了具有較高集成度的Profibus現(xiàn)場總線局域網(wǎng)的連接性能，以及遠(yuǎn)程程序設(shè)計。此外，它還為現(xiàn)場控制設(shè)備本地化集成提供了一種新的DeviceNet I/O設(shè)備驅(qū)動程序，用于連接所安裝的DeviceNet I/O設(shè)備。

    Steeplechase軟件公司也已推出了一套支持硬實時過程控制的嵌入式Windows NT操作系統(tǒng)接口部件。該部件進(jìn)一步結(jié)合了Steeplechase公司采用SBS技術(shù)并運行于Windows NT環(huán)境的工業(yè)Compact PCI的硬實時控制軟件。現(xiàn)在，Steeplechase公司的可視化邏輯控制器已經(jīng)升級到5.0版。該控制器適合于Windows NT 4.0和Windows 2000兩種操作系統(tǒng)，它的實時引擎能夠直接與普通的Ethernet和TCP/IP集成在一起。5.0版本的控制器利用了一種增強(qiáng)型OPC服務(wù)器驅(qū)動程序，因而比以前的版本具有更快的運行速度。其他一些特點還包括新OI網(wǎng)絡(luò)特性，以及能夠讓工業(yè)用戶自己設(shè)計出豐富多彩的動態(tài)圖形畫面等。

    Transysoft公司zui近推出了新版本的ISaGRAF系列工業(yè)控制組態(tài)軟件包，即ISaGRAF PRO，它是基于IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)，并獨立于任何硬件平臺的軟邏輯自動化控制軟件包。在一個網(wǎng)絡(luò)化過程控制系統(tǒng)環(huán)境中，該軟件包能夠應(yīng)用于多種組態(tài)和分布式控制系統(tǒng)的開發(fā)，它包含了一套開發(fā)工具、應(yīng)用程序工作平臺，以及相應(yīng)的“虛擬機(jī)器”運行時目標(biāo)。該運行時目標(biāo)能夠運行于各種各樣的硬件平臺。

    CTC自動化工程公司已經(jīng)發(fā)布了一套新的控制軟件包MachineLogic PCLC（工業(yè)PC邏輯控制器），該軟件可以讓工業(yè)PC扮演PLC的角色，且仍然保持著工業(yè)PC的功能特性。該軟件能夠完成一臺PLC所確定的控制任務(wù)，并且與程序執(zhí)行時間一樣快，均在1 ms以內(nèi)；還能夠同時處理多任務(wù)工作，但不能同時超過16個控制任務(wù)。一種具有優(yōu)先級和多任務(wù)處理內(nèi)核的機(jī)制保持著對每一件控制任務(wù)的跟蹤，確?？刂迫蝿?wù)能夠取得zui高的優(yōu)先權(quán)。該軟件能夠運行全部5種IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)程序設(shè)計語言和PID控制程序，支持兩種類型的I/O控制設(shè)備。一種是像Profibus和DeviceNet等這樣的現(xiàn)場總線I/O設(shè)備；另一種是像ISA和PC/104這樣的工業(yè)PC I/O模板。另外，該軟件還提供了對控制系統(tǒng)的在線編輯組態(tài)功能。程序可以在Windows 95/98和Windows NT下開發(fā)并運行，但也能夠在RTXDOS下執(zhí)行。

    SoftPLC公司也提供了一種工控軟件產(chǎn)品Tealware，有人非常形象地把這種軟件產(chǎn)品稱作穿著工業(yè)PC衣服的PLC。那些安裝在支架上的控制系統(tǒng)已經(jīng)有了小型PLC的形狀系數(shù)，但SoftPLC公司的控制軟件已經(jīng)被嵌入到CPU中。Tealware軟件能夠滿足各種類型工業(yè)用戶的需要，從小型、單機(jī)系統(tǒng)到大型、分散多控制工作站應(yīng)用。其特點包括全系列I/O模件、內(nèi)藏Ethernet和工業(yè)串行通信接口。

    zui近，Tealware軟件已經(jīng)升級到2.3版本。其中，控制軟件提供了事實上無限的梯形圖邏輯控制步序，同時允許有超過百萬字的數(shù)據(jù)表；許多OI/SCADA應(yīng)用接口；內(nèi)藏Java引擎和FTP服務(wù)器用于遠(yuǎn)程維護(hù)與管理；支持用戶自己編寫的C、C++、Java程序和設(shè)備驅(qū)動程序；適合于嵌入式Web服務(wù)器用；程序設(shè)計的在線運行模式；堅固的I/O模件支持能力和許多其他標(biāo)準(zhǔn)PLC功能；可以運行所輸入的，或者是經(jīng)過轉(zhuǎn)換的A-B公司的PLC-5、PLC-2/PLC、PLC-3和SLC-500程序。

    二、Ethernet的擴(kuò)展與進(jìn)一步容納Web技術(shù)

    當(dāng)前，在所有過程控制領(lǐng)域，zui大的發(fā)展趨勢之一就是Ethernet技術(shù)的擴(kuò)展。PLC也例外，現(xiàn)在，越來越多的PLC供應(yīng)商開始提供Ethernet接口部件。在zui近的幾年間，我們已經(jīng)看到，發(fā)展比現(xiàn)有普通小快靈PLC更加強(qiáng)大的PLC是種趨勢。Ethernet將會成為PLC的通信標(biāo)準(zhǔn)嗎？也許zui終結(jié)果是這樣的，但現(xiàn)在還為時尚早。對于在PLC上提供Ethernet接口將能夠解決所有通信問題，人們普遍存在著誤解。Ethernet僅僅定義了OSI參考模型底部的幾層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如果上層協(xié)議相互之間不能兼容，那么仍然不可能進(jìn)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進(jìn)行對話一樣。因此，協(xié)議就是設(shè)備之間相互通信的語言。

    另一方面，前進(jìn)的步伐已經(jīng)邁出，我們只有迎著困難而上，為了將Ethernet技術(shù)應(yīng)用到工廠底層的現(xiàn)場過程控制設(shè)備中去，ODVA協(xié)會為此建立了一套性標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范，即Ethernet/IP標(biāo)準(zhǔn)，以便能夠解決在實際工作中所遇到的困難。

    向Ethernet靠近的一個目的在于通過Internet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)已經(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(zhǔn)備進(jìn)一步集成Web服務(wù)器。例如，Square D公司已經(jīng)有一個具備Ethernet連接接口的發(fā)動機(jī)控制中心，并正在準(zhǔn)備開發(fā)一種內(nèi)藏Web服務(wù)器連接接口的變速裝置。

    內(nèi)藏Web服務(wù)器所體一風(fēng)的益處包括開放網(wǎng)絡(luò)、商業(yè)工具的影響、客戶機(jī)/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Ethernet和Web上提供方面，Schneider公司已經(jīng)成了者之一。zui近，該公司推出了一種運行于Premium PLC平臺的新型快速Ethernet(100 Mb/s)模件。該模件為PLC能夠連接到TCP/IP的Ethernet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(biāo)準(zhǔn)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。

    另外，Schneider公司zui近還推出了基于Modicon公司的Momentum MIE系列處理器的適配器，該適配器提供了標(biāo)準(zhǔn)IEC程序控制性能，進(jìn)一步為e-制造提供了*的解決方案。該適配器還提供了將智能化I/O系統(tǒng)和其他現(xiàn)場過程控制設(shè)備連接到Internet和Ethernet的能力，現(xiàn)場過程控制設(shè)備包括所有功能化實時過程控制器。

    幾年前，Rockwell自動化公司也在其PLC產(chǎn)品中提供了Ethernet接口，而且正在堅定不移地穩(wěn)步提高Ethernet的功能特性。該公司zui近已經(jīng)公布了一種柔性I/O模件解決方案，這種柔性I/O模件利用非版本的Ethernet技術(shù)能夠提供實時過程控制性能。A-B公司提供的1756型ControlLogix I/O也是基于標(biāo)準(zhǔn)Ethernet TCP/IP和UDP數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的組件，其應(yīng)用層使用了一種開放式、面向?qū)ο蟆⒒谏a(chǎn)者/ 消費者的技術(shù)。這種技術(shù)在ControlNet、DeviceNet和FF現(xiàn)場總線H1網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中也能夠找到。

三、置位/復(fù)位指令型順序控制系統(tǒng)設(shè)計法

    1．步進(jìn)階梯設(shè)計圖5a為用置位/復(fù)位指令設(shè)計的順序控制系統(tǒng)步進(jìn)階梯。其設(shè)計依據(jù)也是圖1所示的控制流程。該步進(jìn)階梯結(jié)構(gòu)的特點是每步的輔助繼電器都有一個置位線圈和一個復(fù)位線圈，二者編號相同。步1利用置位指令S使輔助繼電器M1置位（即M1線圈得電后內(nèi)部自鎖），建立步1程序，并為步2提供步進(jìn)條件信號。當(dāng)步2的轉(zhuǎn)步主令信號發(fā)出（X2閉合），指令S使M2置位，建立步2程序，同時復(fù)位指令R使M1復(fù)位，撤銷步1程序。同理可畫出后續(xù)各步繼電器置位/復(fù)位梯形圖。當(dāng)zui后一步完成并回到原位（X1閉合）時，指令R使M4復(fù)位，系統(tǒng)的工作循環(huán)結(jié)束。

    2．輸出階梯設(shè)計圖5b為輸出階梯結(jié)構(gòu)，與圖4b*相同，不再贅述。