可编程控制器(PLC)新技术 .pdf

可编程控制器（PLC）新技术 近期，杭州电⼦科技⼤学某团队采⽤倍福的CX1200 PLC完成了⼀项艰巨的任务——6轴机器⼈控制的全部程序范例， 深切感受到由PLCopen的运动控制功能块所带来的便捷、超凡的体验。众所周知，在机器⼈领域，诸如KUKA、安川、 史陶⽐尔、KEBA、埃斯顿、新时达、⼤族激光、固⾼、汇川等企业，都是⽤PLC实现对机器⼈的控制。当前，国内存 在⼀个普遍现象，⼏乎所有⼯科⼤学还停留在“logic”层⾯的PLC教学，⽽⼯业领域的PLC早已悄然完成了向运 动“motion”为重⼼的转变，离散⼯业控制所需的运动控制（motioncontrol）功能彻底改变了传统PLC只有逻辑， 即“logic”的概念。因此，将运动、⽹络、安全、智能等新概念与传统的PLC结合，我们迎来了PLC的新技术时代。 近期，杭州电⼦科技⼤学某团队采⽤倍福的CX1200 PLC完成了⼀项艰巨的任务——6轴机器⼈控制的全部程序范例， 深切感受到由PLCopen的运动控制功能块所带来的便捷、超凡的体验。众所周知，在机器⼈领域，诸如KUKA、安川、 史陶⽐尔、KEBA、埃斯顿、新时达、⼤族激光、固⾼、汇川等企业，都是⽤PLC实现对机器⼈的控制。当前，国内存 在⼀个普遍现象，⼏乎所有⼯科⼤学还停留在“logic”层⾯的PLC教学，⽽⼯业领域的PLC早已悄然完成了向运 动“motion”为重⼼的转变，离散⼯业控制所需的运动控制（motioncontrol）功能彻底改变了传统PLC只有逻辑， 即“logic”的概念。因此，将运动、⽹络、安全、智能等新概念与传统的PLC结合，我们迎来了PLC的新技术时代。 PLC的新硬件结构 外形与内部功能统⼀使PLC产⽣了新的硬件结构。传统的“box”直⽴线插⽅式的PLC变得体积更⼩、I/O密度更⾼、运算 速度更快，但更多的嵌⼊式板式结构、专⽤特殊结构⼤量涌现，满⾜了各⾏各业的需求。⼯控板不是PLC，就像很多机 器⼈控制器是⽤PLC的运动控制功能块实现⼀样，⼀直让⼈感到⽆法对它们进⾏解释。事实上，板状结构的专⽤PLC数 量已经或将超过传统的结构。如今，⼯业实时以太⽹接⼝不仅为运动控制的多轴伺服驱动器的⾼精度同步提供了⽀撑， ⽽且实现了⼯业视觉传感器、变频驱动器、安全控制回路、远端I/O等部件的连接，形成⼀⽹到底的新结构。⽬ 前，NXP、Renesas、Ti、ST等半导体企业已经提供了带实时以太⽹的从站协议CPU芯⽚。随着种类更多、性价⽐更 ⾼的带⼯业实时以太⽹协议的CPU出现，以实时以太⽹为基础的分布式可编程⽹络控制系统必有很⼤的发展空间。对于 PLC⽽⾔，虽然时间敏感⽹ （TSN）的概念已经提出，但是，⼯业实时以太⽹的路程却刚刚开始，它与CANbus、 RS485等接⼝⼀样，未来还有较⼤的发展空间，探索未有穷期。 PLC智能控制 ⼈⼯智能已经成为当下热门的话题。10多年前，当PLC编程语⾔国际标准IEC61131-3第三版采⽤⾯向对象技术和开放 结构的时候，就奠定了PLC与智能的连接。⽬前，⼤多数以IEC61131-3标准为基础的PLC均有了与MATLAB软件的接 ⼝，可以直接⽣成PLC执⾏代码Simlink PLCcode。研究智能算法的专家们现在有机会将深度学习算法、遗传算法、BP ⽹络、⽀持向量机、蚁群算法等算法与物理的机器世界连接，可将更多论⽂中算法借鉴到实际中。智能装备⽣产实际需 要⼤量有智能知识的软件，据考察，国内极少有开发⼈员使⽤到这个智能开发接⼝功能。⼯业是务实的，智能优化控制 ⼀直是控制⾏业的追求，但与真正应⽤仍有距离。 PLC与互联⽹连接 与智能概念不同的是，PLC与⼯业互联⽹、⼯业物联⽹ （IIoT）结合成为新技术的热点。⾸先，从源于微软的 OLE （Object Linking and Embedding）到OPC （OLE for Process Control），到进⼀步统⼀通信⽅法OPC UA的引 ⼊，使得PLC与互联⽹服务器的连接变得⼗分便捷。⽬前⽀持OPC UA已经成为⾼端PLC的标配，如霍尼韦尔、西门 ⼦、倍福、欧姆龙等公司的PLC产品。其次，基于云服务与云管理技术已经到来，远端可编程技术不⾜为奇，设想10万 个在不同地区、不同应⽤的PLC，需要同时升级，管理编程将变得⼗分困难，⽽杭州义益钛迪信息技术有限公司实现了 云的可编程技术，⽤PLC云端多线程批量编程技术，使得这项⼯作变得⼗分容易。在今年中国（北京）国际⼯业智能及 动⼒传动与⾃动化展览会上，德国3S公司展⽰了他们的PLC云服务与管理系统，未来所有设备的控制器可以实现统⼀的 云管理。最后，边缘计算与P