PLC的誕生

在說明我們的主題之前，首先讓我們回顧PLC是什么?為什么會有PLC?然后我們再來描述未來和現在的PLC應有的樣式。

PLC是Programmable logic controller的縮寫，從字面上看我們可知首先它是一種控制器，從計算機被發明甚至在此之前，就有了各種的控制器，開關可以被看作最簡單的控制器之一，之后有了電磁控制的繼電器等控制器。隨著控制的復雜性提高，通過多開關，多繼電器的組合可以構筑更加復雜的控制系統。但是這種控制器是一種一旦構筑完成就無法簡單變更的系統，如果需要變更，就要將系統中的一部分部件、元件進行更新或者重新連接、布局才能完成系統的變更。為了更加靈活處理復雜邏輯的演算，一些系統引入了CPU/MPU控制。這樣，邏輯演算部分就可以通過計算機編程進行實現，使得系統的構成變得非常靈活可變，但是這種系統存在兩個很大的問題，那就是①編程需要很高的專業編程能力;②由于通用的CPU/MPU系統邏輯輸入、輸出的電壓大都是3.3v或者5v，而且輸入、輸出的驅動能力都很小，大約10mA左右的電流，而工業標準的工作電壓大都是12v或24v的高電壓，驅動電流更是根據負荷不同，達到數安培程度或者更大，這就造成用普通的CPU/MPU構筑的控制系統要配備適合工業控制用的外圍設備或器件，才能滿足要求。在這種需求下就產生了專用的帶有CPU/MPU、以及工業控制外圍的控制器。

圖1 繼電器電路

專用的控制器由于帶有CPU/MPU，所以邏輯控制可以通過編程實現，因而使得控制器具有了很大的靈活性，但是對于大多數的使用者來說，通用的C語言編程或者其他的編程語言仍然是一道很大的關卡，使用起來很不方便。所以在1968年前后誕生了一種基于繼電器電路(圖1)原理的編程方式，由于其編程的圖形表達方式有點像個梯子圖形，所以被稱為梯形圖(圖2)編程。這種方式雖然有很多編程限制，并不能將CPU/MPU的所有能力發揮出來，但是作為大多數的順序、聯動、甚至模擬控制方式，已經得到了充分的滿足，使得這種編程方式在那以后得到了極大的發展，而用這種編程方式的PLC被廣泛用于現代工業控制中。

圖2 梯形圖

現狀

經過半個世紀，PLC有了很大的發展，不論從功能方面還是控制規模方面都達到了一個很高的程度。PLC也從單一的順序控制等發展成為順序控制、DIO控制、模擬控制、聯網控制等。使得控制系統變得越來越復雜。控制程序也是從最初為了降低一般計算機語言帶來的編程難度而發展的梯形圖變成了非常復雜的程序。而且，為了適應工業環境，也發展了PLC專用的顯示器。PLC本身更是具有了抗干擾、抗碰撞等要素的優良的外殼。但是在這種空前高度的發展面前同樣出現了其他的問題①原有的梯形圖系統是為了簡化編程而形成，由于系統變得非常復雜，結果梯形圖并不擅長特別復雜的編程表達，因而造成編程困難，閱讀困難。特別是有很多系統的梯形圖底層為匯編語言，系統為了滿足控制要求，開發了過多的功能，使得梯形圖的編程幾乎等同于匯編語言的編程。原來為了簡化的編程變得反而復雜化，多少有點本末顛倒的嫌疑;②控制器做的越來越漂亮，對于一些需要嵌入某個設備內的系統，造成體積大、成本高的尷尬局面;③控制器的專用顯示器在以顯像管為顯示器的時代，它具有了很大的優勢。但是隨著面板技術的發展，雖然專用的顯示器任然有其堅固結實、編程方便的優勢。但同時它又具有高成本、編程不靈活等的缺點。④在互聯網的時代，現有的PLC更是在IOT(物聯網)方面出現系統構筑的龐大、昂貴的問題。

展望

PLC到了今天為了適應控制環境的需求，進化了各種形態，為各種控制要求提供了盡可能適合的產品。但是到了互聯網的時代，同時CPU/MPU的高功能、高速度為PLC提供了新的發展空間。①編程方面雖然主流還是多為梯形圖形式，但是背景方面已經有一些系統脫了匯編語言系統而是以C語言為基礎，當然不是說匯編語言基礎的系統不好，這里只是說明一種方式，關鍵是梯形圖系統的可編程性和可讀性，以及對于編程的簡單程度是一線用戶所需要的；②為了更方便嵌入設備中，不光是現有的具有很好外殼的PLC被需要，同時也需要裸板型的PLC，以便于組裝進入設備。同時降低成本，減小設備尺寸，增加設備廠家的設備自主性形象；③以往的PLC顯示器有專用的各個廠家的設計模塊，增加一定便利性的同時，由于顯示器的昂貴性，造成系統的成本增加。另外，由于專用界面模板的限制，雖然有一點點界面制作的方便性，但是自主產品的特征沒法發揮，不能自由制作自己公司特征的界面。如果采用現有的各種顯示器，比方平板電腦、智能手機、筆記本電腦、臺式電腦等作為顯示操作平臺，則可以節省昂貴顯示器的投資，自由設計界面，并且由于這些設備本身帶有操作系統，所以能夠做到諸如管理、聯網等的擴充操作和功能;④互聯網時代的萬物互聯會成為一種未來的控制模式，尤其新冠役病造成的無法群體勞動的局面，使得人類社會煩惱不已，現階段世界各國都在努力降低人員的流動，采用在家辦公等方式。但是對于生產方，尤其對于現場勞動的人員來說，要實現在家辦公目前來說任然還是很困難的一種方式，所以萬物互聯(IOT)的控制模式會成為未來抵御流行疫病、甚至戰爭的一種需求。為了回答以上的問題和需求，IVI PLC(圖3)做了它的嘗試和努力，希望能夠為用戶提供一種互聯網時代的選擇。

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審核編輯：湯梓紅