PLC控制系统的网络化控制探析

摘要：时代信息化的来临给社会各行各业都带来了网络化的发展要求。大规模和更大规模的电子集成化等技术性的工业发展，使PLC系统由原来种类单一的微处理结构发展成为现在的多处理器模式。文章从PLC控制系统定义以及系统的发展网络化进程两个方面阐述了PLC控制系统的发展。

关键词：PLC；控制系统；网络化；信息化；电子集成化；微处理结构

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）34-0070-03

随着时代信息化来临，给社会各行各业都带来了网络化发展要求。大规模和更大规模的电子集成化等技术性的工业发展，使PLC系统由原来种类单一的微处理结构发展成为现在的多处理器的模式。

1 PLC概述

PLC又名可编程逻辑控制器，即Programmable Logic Controller，主要功能来自其中内部的储存程序，通过采用内部可编程的储存器，来对外部指令任务的执行，其中包括具体的逻辑运算、定时计时、计算的操作步骤等。同时通过数字的输入或者输出，模拟性让内部结构执行任务或者指令。这样就能通过该控制器实现各种各样类型器械的运作过程。如今在通信领域上PLC的发展已经有所成熟，在体积的缩小、耗能减少、控制功能加强各方面优势的驱动下，进一步提高了它使用过程的可靠性以及在企业的生产中实现降低成本的作用。远程I/O以及通信网络、数据的各种处理、图像显示的发展，PLC向着工业化的生产过程连续实现经济的作用越来越明显，特别是在用电行业的自动化控制方面，成为很大的支柱。当今网络化控制和多类型的控制模式已经日益发展成熟，工业上的控制需求也在不断提高要求。

Programmable Logic Controller，PLC于20世纪六七十年代推出装置以来，在近几十年的快速发展中，很快广泛应用于世界各地。与此同时，PLC的功能不断得到完善和发展，PLC技术的发展完善是与信息技术网络化的发展不可分割的，伴随着信息技术的发展，控制系统、信号处理系统等都相应得到了发展完善，PLC在近几十年的发展中，增加了不少运动控制、模拟量处理等方面的功能，用户需求量日益增加。所以可以这样说，今天的PLC与刚开始的PLC有着质的区别，今天的PLC在运动及过程控制等领域都发挥着不可低估的作用和功效，已经不再局限于传统意义上的逻辑控制了。PLC作为离散控制的首选产品，伴随着工厂自动化程度的不断发展而不断提高，纵观近年来全球对于PLC控制系统的应用，基本上在工业发达国家的增加速度有所放缓，而在我国，近年来的发展速度增加迅猛。

2 新一代PLC技术现状

2.1 网络化能力增强

所谓网络化的能力增强是使得可编的程序控制器在传统的领域有所发展，加大了原来的使用范围。从引入的工业以太网、现场的总线、无线网络以及英特尔等各种技术运用后，PLC在工业上的应用已经突破以往。经典的可编程序控制器网络上的结构分为信息管理层次、设备控制层次、过程控制层次。在信息管理层中，工业化生产以太网扩大展开，让原先的控制和信息管理任务合二为一。设备的管控中，对现场引入了总线，从而使得工业生产过程中的仪表监测、变频器控制、MCC控制柜都能直接地与可编程序控制器PLC连接。在过程控制层中，首先是管理机界面的改革，使得可编程序控制器PLC实现不同地区的编程、管控、诊断，从而实现整个车间或者说整个厂区的大范围控制。

2.2 多任务的执行作用增加

多任务执行功能就是在一个系统中，可编程序控制器同时配备几个CPU的模板，从而使得每一个CPU模板能独立分开地执行各自的任务，同时管控执行任务过程中相关的I/O模板。在原有的功能系统上增加其多任务运行的作用，使得其网络化控制系统更加全面地适应市场的需求。

2.3 集成化软件模式的发展

据统计，PLC可编程序控制器生产系统硬件的费用在逐年降低，PLC系统集成化、软件化的投入费用在逐年上升。现阶段成形的可编程序控制器的编程、操作的界面、运行控制、设备微调、故障的诊断处理、通信等集成化功能已融为一体。

2.4 PLC网络化的高速处理功能

PLC控制系统网络化后，高速的处理功能越来越明显，其中包括运算法则在内的高速化运行、设备外部数据的交换速率加快、编程设施的处理任务高速化以及外部设备对指令反映的高速化。可编程序控制器PLC在其内核的设计部分，增加通信的功能，可以通过没有源头的总线对系统中遇到的阻碍进行解决。在内部允许多个处理器进行无限制的运作，届时也给高度分布的控制系统提供解决方案。

2.5 技术渗透性PLC

技术渗透性的可编程序控制器网络化是为了适应工业化发展的时代需求。工厂控制系统与企业信息建设日益结合。技术渗透的目的是使得工厂在不同的品牌控制器上实现可编程序、分布式控制系统之间能得到有效的数据交换。事实上，对多任务系统的实现、网络化能力提升、软件集成化发展，促进了PLC控制系统网络化和信息技术的融合发展。

2.6 可编程序控制器PLC微型化

与传统的微型PLC控制系统相比，现在的微型可编程序控制系统除了点数字量为I/O，体积小，能直接安装在机身内部，还具有网络化性能和人工控制的接口与大型可编程序控制器功能相似的作用。

3 PLC控制系统网络化的发展趋势

3.1 系统发展网络化的趋势

PLC控制系统网络化已经日趋成熟，其中有两个比较大的趋势：一是PLC控制系统网络化，不再像传统的封闭式系统，迅速向外开放模式发展。其中各大品牌的PLC系统，除了有自己企业的特色的PLC网络化系统。在设备完成程序任务之时，还能够和上一部分抹计算机网络系统连接，实现信息的两面交流，使得整个系统与计算机网络成为整体。二是在现场的技术总线上得到推广。通过一根传输作用的介质，比如说双绞线、同轴电缆、光缆等，把现场安装的智能设备，比如说传感器、仪表检测、智能型的电磁阀，按照同一个通信规范进行信息内部相互的传输，这样就构成工业现场的网络化控制。这样的网络化控制和原始单纯的PLC远程控制相比，配置上更为灵活，内容更为广阔，性价比更高。endprint

3.2 PLC的发展历程

PLC控制系统和计算机的联机控制方式是由原始的编程器以及人机界面操作站实现。

企业对控制系统的集成化需求，刺激了各种商机的发展。从20年的发展历程上看，网络化的趋势越来越明显。从20世纪初期，工业化大发展，机械工业作为其中重要的部分，作为我国工业化发展的重点部分，机械化需求PLC控制系统实现网络化。PLC控制系统有关人员应对该系统的认识要有全新的改变。

PLC的作用领域在现实中是非常广泛的。其中在很多领域急需推广其作用。在电力、机械制造、物流管理、公路网络建设等，对该系统的运用需求扩大。其中网络化延伸是未来的主流，在各种准随式的系统中都能运用。PLC控制系统网络化建模和对策上的结合，都是将来发展的主题。

3.3 当前PLC的状况

当前PLC控制系统网络化发展正向着高速、种类繁多、编程语言丰富、超大容量等模式发展。同时，系统研究公司也在致力研究开发新的智能模块、加强网络通信能力、增加现场总线接口等。PLC的网络控制是当今工业控制发展的潮流。其中相互间的通信交流，PLC与计算机的网络系统结合已经发展成熟。PLC制造商也在不断地加强专用通信模块和软件的系统研究。同时加深对PLC系统研发的通信标准，以便形成更为网络化的控制系统。当前PLC技术已日趋成熟，控制的功能向着更高层次的规模进步。同时工业的技术性进步也会随着PLC技术的成型而有更大的跃进。在PLC网络化发展的过程中，存在着两种通信方法：一种是平行的通信。该类型主要发生在PLC系统的内部结构，很多台处理器通信上，PLC系统内部的CPU单元和智能化的部分结合；另一种就是通过串联的通信连接工作。该种类型的运作有利于远距离控制设备。

3.4 今后工作的展望

今天的网络发展系统已经日新月异并且不断发展壮大，所以控制系统网络化与PLC的结合是大势所趋也是最终的发展之路，今后我国的控制系统网络化的模式发展会越来越明显。结合目前我国关于网络控制系统的研究工作的开展来看，目前虽然取得了一定的成果和效应，但是与我们的目标相比，还是远远不够的，依然不能顺应现实发展的需求，依旧需要大量的工作去完善，今后的工作主要从以下三个方面着手：

3.4.1 针对网络控制系统的建模。目前的网络化控制系统模式是在简单的随机系统模型上开展的，所以结合开展的效果来说，PLC控制系统的优势还没有完全呈现出来，也没有充分被体现出来，所以今后关于网络化控制系统的建模工作要进一步完善和实施。

3.4.2 网络信息调度最优化。网络对于控制系统信息的调度对于控制系统的分析与社会会产生怎样的效果呢？对于一个固定的系统来说也会存在最优调度方案的说法。

3.4.3 网络系统与控制系统的同步优化。将网络系统的优化与控制系统的设计优化同时进行这是一个极大的挑战，这里所说的网络系统优化包含了诸多方面，如信息延迟、资源分配、信息调度等。

4 结语

随着PLC控制系统网络化发展，也促进了行业的集成化和规模化进步。总之，PLC控制系统网络化发展在未来的社会中将有大展望。

参考文献

[1] 李勇.基于可编程控制器（PLC）的集散型测控网络技术的研究与实现[D].山东科技大学，2003.

[2] 宋家杰.PLC控制系统中的工程问题研究[D].南京理工大学，2004.

[3] 刘国光.提高PLC控制系统可靠性的软件设计[J].机床电器，2002，（3）.

[4] 汪小澄，张峰.PLC控制网络的组建与监控[J].计算机应用，2002，（4）.

[5] 田宇.PLC远程监控运输机械电气控制系统[D].武汉理工大学，2002.

作者简介：林旭鸿（1974-），江苏丹阳人，供职于上海市雨恒机电有限责任公司，研究方向：机械、机电、电子

应用。endprint