EEA-PAM-568-A-32可編程序控制器問世于 20 世紀(jì) 60 年代,當(dāng)時的可編程序控制器功能都很簡單,只有邏輯、定時、計數(shù)等功能;硬件方面用于可編程序控制器的集成電路還沒有投入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn), CPU 以分立元件組成;存儲器為磁心存儲器,存儲容量有限;用戶指令一般只有二三十條,還沒有成型的編程語言;機(jī)型單一,沒有形成系列。一臺可編程序控制器*多只能替代200~300個繼電器組成的控制系統(tǒng),在體積方面,與現(xiàn)在的可編程序控制器相比,可以說是龐然大物。
進(jìn)入70年代,隨著中小規(guī)模集成電路的工業(yè)化生產(chǎn),可編程序控制器技術(shù)得到了較大的發(fā)展??删幊绦蚩刂破鞴δ艹壿嬤\算外,增加了數(shù)值運算、計算機(jī)接口、模擬量控制等;軟件開發(fā)有自診斷程序,程序存儲開始使用EPROM ;可靠性進(jìn)一步提高,初步形成系列,結(jié)構(gòu)上開始有模塊式和整體式的區(qū)分,整機(jī)功能從專用向通用過渡。
70年代后期和80年代初期,微處理器技術(shù)日趨成熟,單片微處理器、半導(dǎo)體存儲器進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn),大規(guī)模集成電路開始普遍應(yīng)用??删幊绦蚩刂破鏖_始向多處理器發(fā)展,使可編程序控制器的功能和處理速度大為增強(qiáng),并具有通信和遠(yuǎn)程 I/O 能力,增加了多種特殊功能,如浮點運算、三角函數(shù)、查表、列表等,自診斷和容錯技術(shù)也迅速發(fā)展。
80年代后期到90年代中期,隨著計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及應(yīng)用,超大規(guī)模集成電路、門陣列以及專用集成電路的迅速發(fā)展,可編程序控制器的CPU已發(fā)展為由16位或32位微處理器構(gòu)成,處理速度得到很大提高,高速計數(shù)、中斷、PID、運動控制等功能引入了可編程序控制器。使得可編程序控制器能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)過程的各個領(lǐng)域,可編程序控制器已完全取代了傳統(tǒng)的邏輯控制裝置,模擬量儀表控制裝置和以小型機(jī)為核心的DDC(直接數(shù)字控制)控制裝置。由于聯(lián)網(wǎng)能力增強(qiáng),既可和上位計算機(jī)聯(lián)網(wǎng),也可以下掛 FLEX I/O 或遠(yuǎn)程 I/O ,從而組成分布式控制系統(tǒng)(DCS)已無困難。梯型圖語言和語句表語言完全成熟,基本上標(biāo)準(zhǔn)化,SFC(順序功能圖)語言逐步普及,專用的編程器已被個人計算機(jī)和相應(yīng)編程軟件所替代,人機(jī)界面裝置日趨完善,已能進(jìn)行對整個工廠的監(jiān)控、管理,并發(fā)展了冗余技術(shù),大大加強(qiáng)了可靠性。
進(jìn)入21世紀(jì),可編程序控制器仍保持旺盛的發(fā)展勢頭,并不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域,如為用戶配置柔性制造系統(tǒng)(FMS)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)。目前可編程序控制器主要向兩 個方向擴(kuò)展:一是綜合化控制系統(tǒng),它已經(jīng)突破了原有的可編程序控制器的概念,將工廠生產(chǎn)過程控制與信息管理系統(tǒng)密切結(jié)合起來,甚至向上為MES和ERP系統(tǒng)準(zhǔn)備了技術(shù)基礎(chǔ),這種發(fā)展趨勢會使得舉步為艱的ERP系統(tǒng)有了堅實的技術(shù)基礎(chǔ),從而會帶來工業(yè)控制的一場變革,實現(xiàn)真正意義上的電子信息化工廠;二是微型可編程序控制器異軍突起,體積如手掌大小,功能可覆蓋單體設(shè)備及整個車間的控制功能,并具備聯(lián)網(wǎng)功能,這種微型化的可編程序控制器使得控制系統(tǒng)可將觸角延伸到工廠的各個角落。隨著經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快,在技術(shù)發(fā)展的同時,發(fā)達(dá)更加注重了對可編程序控制器的知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù),際大型可編程序控制器制造商紛紛加入了可編程序控制器的際標(biāo)準(zhǔn)化組織,他們利用許多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建立了符合他們經(jīng)濟(jì)利益的技術(shù)保護(hù)壁壘。
3 可編程序控制器在我的發(fā)展
我可編程序控制器的發(fā)展與際上的發(fā)展有所不同,際上可編程序控制器的發(fā)展是從研制、開發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用,而我則是從成套設(shè)備引進(jìn)、可編程序控制器引進(jìn)應(yīng)用、消化移植、合資生產(chǎn)到廣泛應(yīng)用。大致可劃分為下述三個階段:
(1) 可編程序控制器的初級認(rèn)識階段(70 年代后期到 80 年代初期)
際上可編程序控制器的發(fā)展,先引起了內(nèi)工程技術(shù)界的極大興趣,所以我對可編程序控制器的認(rèn)識始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套設(shè)備引進(jìn)中,當(dāng)時的上海寶鋼一期工程中有多項工程引進(jìn)了十幾種機(jī)型約 200 多臺可編程序控制器。這些可編程序控制器用于原料碼頭到高爐、軋鋼、鋼管等整個鋼鐵冶煉以及加工生產(chǎn)線上,取代了傳統(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng),并部分取代了模擬量控制和小型 DDC 系統(tǒng)。繼寶鋼一期工程后,內(nèi)許多廠家陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)線大都配備了可編程序控制器,其應(yīng)用范圍包括電站、石油化工、汽車制造、港口和碼頭等各領(lǐng)域。正是在成套設(shè)備引進(jìn)過程中,我們打開了眼界,了解認(rèn)識了可編程序控制器,這也促進(jìn)了可編程序控制器在我的發(fā)展。
(2) 可編程序控制器的引進(jìn)應(yīng)用和消化移植階段(80 年代初期到90年代初期)
80年代初期開始,隨著我改革開放的不斷深入,在成套設(shè)備引進(jìn)的同時,外原裝的可編程序控制器開始涌入內(nèi)市場。許多部門和單位相繼引進(jìn)可編程序控制器并自己設(shè)計組成控制系統(tǒng),其應(yīng)用范圍也擴(kuò)大到建材、輕工、煤炭、水處理、食品、制藥、造紙、橡膠和精細(xì)化工等工業(yè)領(lǐng)域。
隨著應(yīng)用能力的提高和市場需求的擴(kuò)大,一些部門和單位本著技貿(mào)結(jié)合、消化移植的方針,一方面進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用研究,一方面也在引進(jìn)可編程序控制器的生產(chǎn)線,建立生產(chǎn)可編程序控制器的合資企業(yè),積極開發(fā)自己的產(chǎn)品。
同時,內(nèi)也開始研制可編程序控制器產(chǎn)品,當(dāng)時在上海、北京、西安、廣州、長春等地有約 20 多家科研單位、大專院校和工廠都在研制和生產(chǎn)可編程序控制器,但由于缺乏資金和后續(xù)研究力量、生產(chǎn)技術(shù)相對落后,只能停留在實驗室階段,沒能投入實際應(yīng)用和形成工業(yè)化生產(chǎn)。
(3) 可編程序控制器的廣泛發(fā)展階段(90 年代初期到現(xiàn)在)
進(jìn)入90年代,我的可編程序控制器進(jìn)入了廣泛發(fā)展階段,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
a. 政府重視
可編程序控制器的發(fā)展得到了政府的高度重視,在當(dāng)時機(jī)械電子工業(yè)部的下,于 1991 年成立了可編程序控制器行業(yè)協(xié)會??删幊绦蚩刂破餍袠I(yè)協(xié)會在政府和企事業(yè)之間起到了橋梁作用,溝通了情況,為做出決策提供了依據(jù)。同時可編程序控制器的標(biāo)準(zhǔn)化工作也受到了有關(guān)部門的重視,于 1993 年成立了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會,為我可編程序控制器的進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。
b. 應(yīng)用更加廣泛
這一階段可編程序控制器的應(yīng)用已經(jīng)滲透到民經(jīng)濟(jì)的各個部門和工業(yè)過程的各個角落,已成為企業(yè)提高裝備技術(shù)水平的重要標(biāo)志。在寶鋼的二期三期工程中使用了外多個廠家三十幾種機(jī)型計六百多臺套的可編程序控制器,在廣西玉柴機(jī)器有限公司的柴油機(jī)生產(chǎn)線中使用了近二百臺羅克韋爾自動化公司的可編程序控制器,像這樣大范圍使用可編程序控制器的系統(tǒng)已很常見。在這一階段中,我的工程技術(shù)人員充分顯示出了設(shè)計應(yīng)用、軟件制作、設(shè)備成套的能力。*近,在筆者自行設(shè)計成套、軟件開發(fā)、安裝調(diào)試的我西部大開發(fā)重點項目青海鹽湖100萬噸氯化鉀項目中,采用可編程序控制器組成了全廠的自動化控制系統(tǒng),并將可編程序控制器設(shè)計在MCC柜中,實現(xiàn)了全廠六百多面MCC柜、覆蓋全廠各個工藝流程的綜合自動化系統(tǒng)。該應(yīng)用項目已引起外各大公司的注意,羅克韋爾自動化公司邀請項目設(shè)計人員去美公司總部進(jìn)行介紹。
c. 研制、開發(fā)、生產(chǎn)取得成果
隨著我改革開放的不斷深入,外廠商紛紛看好中的市場,在中建立他們的辦事處,甚至將他們的亞太總部設(shè)在中。內(nèi)企業(yè)紛紛引進(jìn)外技術(shù),從而促進(jìn)了一批技術(shù)引進(jìn)企業(yè)、合資企業(yè)的建立,帶動了我可編程序控制器行業(yè)的技術(shù)發(fā)展??上驳氖菑?/span>90年代初期開始,由于可編程序控制器應(yīng)用的不斷深入,內(nèi)又掀起了自主研制開發(fā)可編程序控制器的高潮,雖然多為小型可編程序控制器,批量亦不大,但其功能、質(zhì)量和可靠性已有明顯的提高,代表產(chǎn)品如南京嘉華的JH200,I/O為12到120點,有高速計數(shù)器和模擬量功能;杭州新箭公司的D20P,其I/O為12/8點,D100的I/O可從40點擴(kuò)展到120點;蘭州全志的RD100、RD200,前者I/O為9/4點,2點模入,后者I/O為20~40點,擴(kuò)展的功能有編碼盤測速,熱電偶測溫和模擬量I/O,能聯(lián)網(wǎng)32臺RD200以及與PC機(jī)進(jìn)行實時通信。同時,中大規(guī)模的可編程序控制器在內(nèi)也開始出現(xiàn),交通部上海船舶運輸研究所的STI2000,I/O為256點,多臺聯(lián)網(wǎng)時I/O可達(dá)4096點;北京和利時公司研制生產(chǎn)的Hollias-PLC 可編程序控制器,其中典型的產(chǎn)品為數(shù)字量I/O達(dá)1024點,模擬量I/O達(dá)256點,內(nèi)置TCP/IP通信接口,很容易接入管理網(wǎng),配有PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線的主站,從站和遠(yuǎn)程I/O,并與合作伙伴一起推出了 InterControl G3小型可編程序控制器系統(tǒng)。在外產(chǎn)品強(qiáng)手如林的情況下,這些產(chǎn)品已具有和外同類產(chǎn)品進(jìn)行競爭的能力,充分說明產(chǎn)可編程序控制器發(fā)展已進(jìn)入了一個新的階段。