西门子中国授权一级代理商电线电缆总代理商供应

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  基于微处理器的PLC自1968年问世以来，已的发展，成为工业自动化领域应用广泛的控制设备。当形形色色的PLC涌入市场时，电工及时地于1993年了IEC1131标准以引导PLC健康地发展。
    IEC1131标准共分为5个部分：IEC1131-1为一般信息，即对通用逻辑编程作了一般性介绍并讨论了逻辑编程的基本概念、术语和定义；IEC1131-2为装配和测试需要，从机械和电气两部分介绍了逻辑编程对硬件设备的要求和测试需要；IEC1131-3为编程语言的标准，它吸取了多种编程语言的长处，并了5种标准语言；IEC1131-4为用户指导，提供了有关选择、安装、维护的信息资料和用户指导手册；IEC1131-5为通信规范，规定了逻辑控制设备与其他装置的通信联系规范。
    
    该标准是由来自欧洲、北美以及日本的工业界和学术界的通力合作的产物，在IEC1131-3中，们规定了控制逻辑编程中的语法、语义和显示，然后从现有编程语言中挑选了5种，并对其进行了部分修改，使其成为目前通用的语言。在这5种语言中，有3种是图形化语言，2种是文本化语言。图形化语言有梯形图、顺序功能图、功能块图，文本化语言有指令表和结构文本。IEC并不要求每种产品都运行这5种语言，可以只运行其中的一种或几种，但均符合标准。在实际组态时，可以在同一项目中运用多种编程语言，相互嵌套，以供用户选择简单的方式生成控制策略。

    正是由于IEC1131-3标准的公布，许多PLC制造厂先后推出符合这一标准的PLC产品。美国A-B公司属于罗克韦尔(Rockwell)公司，其许多PLC产品都带符合IEC1131-3标准中结构文本的软件选项。法国施耐德(Schneider)公司的Modicon TSX Quantum PLC产品可采用符合IEC1131-3标准的Concept软件包，它在支持Modicon 984梯形图的同时，也遵循IEC1131-3标准的5种编程语言。德国西门子(Siemens)公司的SIMATIC S7-300、S7-400、C7-620均采用SIMATIC软件包，其中梯形图部分符合IEC1131-3标准，而任选的软件S7-SCL(结构控制语言)可进行公式计算及复杂优化算法的简化运算等数据处理工作，另一个任选软件S7-GRAPH(标准化显示)可完成带多种条件转换的复杂顺序控制。据介绍，这两个任选软件相当于IEC1131-3 标准中的结构文本和顺序功能图。为方便用户，它们也可以提供转换软件将西门子公司(其产品包括已兼并的原德克萨斯仪表公司的PLC)早先使用的STEP 5/TISOFT程序转换到SIMATIC S7系统中。德国倍福(Backhoff)公司的WinCAT PLC控制自动化系统采用了T WinCAT工控软件，它支持IEC1131-3标准的全部5种语言。闽台研华公司的ADAM-5510/P31及由北京公司经销的STAR P31 PLC产品均采用了Paradym-31软件包，它包含了IEC1131-3标准中规定的顺序功能图、梯形图和功能块图3种语言。

IEC61131标准由标准化组织IEC(电工技术)的SC65BWG7工作组制订,该工作组包括来自不同的PLC制造商、软件公司和用户代表。该标准是现今主流的逻辑编程语言标准。通过标准的引入,大大提高了产品的性,减低了开发和培训费用。该标准的三部分为编程语言部分,称为IEC61131-3标准。iComacPLC1.0采用的编程语言为符合IEC61131-3标准的梯形图。

嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。具有软件代码尺寸小,软件模块可裁减,实时响应性较好等特点。iComacPLC1.0硬件系统采用的是工业计算机平台,操作系统采用的是微软推出的WinCE嵌入式操作系统。iComacPLC1.0的软PLC虚拟机是一个立的二进制软件模块,可嵌入到不同的应用系统中去。现阶段,该虚拟机已嵌入到北京科凯奇电气技术有限公司开发的PLC程序集成
开发环境和数控系统当中。该虚拟机采用的是解译方式,其中包含编译器和元件库,元件库可根据需要进行裁减。

随着软件技术的发展,不断有新的技术和理念被工业自动化领域所吸收。虚拟机是一个抽象的计算机,和实际的计算机一样,具有一个指令集并使用不同的存储区域。它负责执行指令,还要管理数据、内存和寄存器。PLC虚拟机就是将传统的硬件PLC系统进行软件抽象,具有与硬件无关的指令集,并管理相关的资源。PLC虚拟机是一个中间件,它屏蔽了逻辑应用程序与硬件之间的直接联系。用户编写的逻辑应用程
序只和PLC虚拟机产生关联,硬件的映射与管理由PLC虚拟机负责。当硬件平台发生了变化时,只需要对PLC虚拟机进行移植就可,而用户的逻辑程序不需要任何改变。所以有了虚拟机这层中间层之后,用户逻辑程序可以不用移植就可以在不同的硬件环境中正确执行,有效保护了用户的程序资源,提高了逻辑应用程序的复用率,加快了开发效率。

1 PLC虚拟机的组成
PLC虚拟机有以下几部分组成(图1):系统管理器、通迅管理器、编译器、元件库、解释器。

系统管理器负责系统任务管理、PLC任务调度、系统错误处理。系统任务管理包括键盘监控、显示信息输出、PLC文件存储管理、物理IO输入输出监控、PLC任务的建立和删除。PLC任务调度主要负责PLC任务的调度切换。PLC虚拟机拥有两个PLC任务,即快逻辑任务和慢逻辑任务。快逻辑用于对时间要求高的场合,如紧急情况处理,采样等情况。慢逻辑任务主要用于一般对时间要求不高的场合。系统错误处理包括运行时错误和非运行时错误两类错误处理。运行时错误指的是PLC任务在运行时出现的错误,如系统栈溢出、内存访问错误、任务时等。非运行时错误指的是PLC任务还没有运行时出现的错误,如文件存取错误、PLC文件编译错误、代码加载错误、资源分配错误等。

通讯管理器主要负责PLC虚拟机与上位机的通讯。通讯包括文件通讯和实时通讯两类,文件通讯负责系统与上位机的文件传输。实时通讯负责定时将系统的IO映像信息传递到上位机或接收上位机的传下来的命令,通讯管理器接收命令后通知系统管理器执行。该模块可开发成符合OPC标准协议的通讯模块。
OPC(OLEforProcessCortrol)过程数据控制对象嵌入连接接口标准,是由Micrsoft提出的工控行业过程控制数据通讯标准。当PLC虚拟机支持OPC标准后,可以方便地利用大量的现有工控资源(如使用很多三方开发的工控软件、组态软件等,进行PLC的监视、控制、诊断),使用自己熟悉的软件进行开发,大大提高了PLC的开放性,进入工控领域广阔的空间。

编译器负责将用户的逻辑程序(梯形图编写的程序)编译成虚拟机可执行的指令文件。编译器包括词法器、语法器、语义器、代码生成器和错误管理器。该编译器支持符合IEC61131-3标准的梯形图编程,支持一个慢逻辑程序和一个快逻辑程序,支持子函数调用,调用方式兼容标准C语言的弹压栈方式,支持多种数据类型。编译器符合标准具有两层含义,即梯形图元件的图形和词法定义与标准一致,梯形图元件的逻辑行为与标准一致。编译器将PLC梯形图文件编译成与硬件无关的内部代码供解释执行。

解释器负责将编译器生成的代码文件加载并解释执行。解释器采用面向对象的机制,代码文件被加载后在执行器内部生成了面向对象的数据结构,这使得系统在解释执行逻辑时分析代码和数据,可大大提高逻辑程序的执行效率。

元件库提供了梯形图元件的相关信息。iComac-PLC1.0的软PLC虚拟机的元件库中有各种触点、线圈、定时器、计数器等10几类共计52个元件。元件库中的梯形图元件都包含两类信息:类信息是梯形图元件的描述信息,即该梯形图元件的图形描述和接口的数据类型描述;二类信息是梯形图元件的逻辑行为信息,即该梯形图元件所对应的逻辑代码。编译器在编译梯形图逻辑程序时访问该元件库,提取元件
的描述信息参与编译,在生成内部代码时,提取各元件的逻辑代码信息组合成代码文件。元件库作为一个单的模块可动态升级,可根据用户的需要进行裁减。

这种架构给PLC虚拟机带来了大的灵活性和可扩展性,PLC虚拟机不再是一个刚性系统,而是可根据需要进行功能扩充的柔性系统,增强了该系统的适应性和生存周期。

2 PLC虚拟机的任务调度

用户要运行PLC,要选择将要执行的PLC程序。PLC虚拟机根据PLC文件自动建立两个PLC任务,即快逻辑任务和慢逻辑任务。快逻辑任务是一个需要定时执行的PLC任务(类似于中断服务程序),该任务在一个系统采样周期内执行完成。慢逻辑任务是一个无限循环任务,它可以在几个系统采样周期内完成。在执行过程中每一次采样周期都执行一次快逻辑任务和一部分慢逻辑任务,所以慢逻辑任务定时被快逻辑任务打断,快逻辑任务执行完成后返回继续执行慢逻辑任务。因为快逻辑提供的信息一直要等到慢逻辑任务走到该处理这个信息这一步时才能得到处理,这个信息处理上的时间延迟称作任务级响应时间。坏情况下的任务级响应时间取决于整个循环的执行时间。

每个PLC任务都拥有自己的私有资源,包括函数栈和逻辑栈;并共同使用公共数据区。执行逻辑时,函数栈用于保存被调用函数的参数和局部变量;逻辑栈用于保存逻辑运算的中间结果。公共数据区用于保存全局变量和物理IO内存映像。PLC虚拟机为每个PLC都提供一个控制块,每个任务控制块保存着该任务的资源信息。PLC任务切换时PLC虚拟机将当前任务暂停,将正在运行任务的当前状态保存,同时切换到下一个任务的任务控制块,即PLC虚拟机加载运行下一个任务的资源。图2表示了PLC虚拟机的切换。

PLC任务可能处在以下5种状态之一,即就绪态、运行态、休眠态、挂起态和被中断态。就绪态指的是该任务已经准备好可以执行了。运行态指的时该任务正在被PLC虚拟机运行。休眠态指的是正在被执行的任务暂时停止,并不参与系统调度。挂起态指的是该任务暂停,并正在等待某一事件的发生来触发执行。被中断态指的是正在运行的任务暂停,系统转去执行定时中断任务。

PLC虚拟机建立好快慢逻辑任务后,快慢逻辑任务就进入到就绪状态。慢逻辑进入运行状态,快逻辑进入挂起状态。慢逻辑在执行一定数量的指令后进入休眠态以减轻系统的负载,睡眠一段时间后重新进入运行态。当定时中断发生时快逻辑任务进入运行态,慢逻辑状态进入被中断态。快逻辑任务执行完后重新进入挂起态,慢逻辑重新进入运行态。

3 PLC虚拟机的指令系统

PLC虚拟机拥有一套与硬件无关的内部代码指令系统。该内部代码指令系统由一组自行开发的指令组成。PLC虚拟机上的执行的PLC应用程序,实际上是由这些内部代码组成。PLC虚拟机通过解释执行这些内部代码指令来处理逻辑和数据。

iComacPLC1.0PLC虚拟机指令集由68条指令组成。该指令集共分为十二组,分别是系统指令组、线圈指令组、程序控制指令组、计数器指令组、定时器指令组、数学运算指令组、比较运算指令组、移位运算指令组、位逻辑运算指令组、双稳态指令组、边沿检测指令组。PLC虚拟机以解释方式执行指令。其基本系统指令组的指令在硬件系统为InterCPU266M上进行执行效率测试,结果为执行1k指令时间0.18ms。

4 PLC应用程序的开发

PLC应用程序指的是可以在PLC虚拟机上执行的PLC逻辑程序。iComacPLC1.0拥有自己的bbbbbbs环境下的PLC应用程序集成开发环境。在该环境下,用户可以使用满足IEC61131-3标准的梯形图语言开发PLC应用程序。

PLC应用程序的源程序的组织结构如图3。一个PLC应用程序由3种程序单元组成,它们分别是一个主程序单元、一个中断程序单元、若干个子程序单元。主程序为慢逻辑任务,中断程序为快逻辑任务。主程序和中断程序都可以调用子程序。各程序单元由功能和功能块组成。功能可被赋予参数但没有静态变量(没有记忆),当以相同输入参数调用时,它总是生成相同的作为其功能输出值。功能块可被赋予参数
并有静态变量(有记忆),当调用相同输入参数时,它的输出值取决于其内部变量和外部变量的状态,这些变量在功能块的这一次执行到下一次执行的过程中是保持不变的。

程序单元由说明部分和代码部分两部分组成。说明部分包括接口变量和局部变量,代码部分为梯形图。

PLC应用程序集成开发环境支持七种变量类型,它们是64位浮点型、32位整型、32位串型、16位串型、8位串型、布尔型、位型。

开发PLC应用程序的流程如图4。在PLC应用程序集成开发环境中建立逻辑源程序,逻辑源程序的后缀为.plc。逻辑源程序中保存着用户编写的逻辑梯图信息。然后将源程序编译成逻辑可执行文件,逻辑可执行文件的后缀为.plm。逻辑可执行文件中保存的是已编译好的指令。PLC应用程序集成开发环境中带有模拟运行环境,该环境中内嵌有PLC虚拟机可对PLC应用程序进行脱机模拟。模拟无问题后,将逻辑可执行文件传送给PLC可执行系统内嵌的PLC虚拟机的解释执行逻辑执行文件。用户也可以将逻辑源程序文件传送给PLC可执行系统,PLC虚拟机自动将其编译成逻辑可执行文件再执行。

5 结语

iComacPLC1.0作为基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC虚拟机,采用了的面向对象和中间件的软件设计思想,遵守通用的工业标准。PLC虚拟机的可裁减性使其可嵌入到各种高性的工业硬件控制平台中;其可扩展性可为用户提供多的控制算法和功能以满足不同的控制需求;其标准的开放的编程开发语言可使用户快速学习和掌握;其与硬件无关性有效保护用户的程序资源。iComacPLC虚拟机将逐步发展成新一代的可编程自动化控制(PAC),并在工业自动化控制领域发挥其应有的作用。

 计算机与PLC集成控制系统的基本组成、功能、系统软硬件设计与通信技术以及该系统在石化行业的应用。

    近年来，市场上石化产品的竞争日趋激烈。与国外同类产品相比，我国的石化产品无论在生产工艺上，还是产品质量上，都存在着相当大的差距。为改变我国石化产品发展严重滞后的局面，国内石化行业的许多厂家已开始向产品的多样化、添加剂材料和配方的高科技化迈进。我们应有关厂家提出的技术要求，针对石化产品生产工艺复杂、添加剂配比要求严格、品种多样、互换性差的特点，开发研制了计算机与PLC集成控制系统。该系统控制、操作简便、开放性强、性能价格比高，在国内石化系统的数家企业推广应用后，受到。
   
    1、系统组成

    计算机与PLC集成控制系统由生产系统和非生产系统二部分组成(如图1)。生产系统主要由微型机、适配器、PLC、执行机构及现场仪表等部分组成。非生产系统主要由工艺流程模拟显示屏、电视、现场通话设备、质量检查系统、管理信息系统等部分组成。控制室负责处理来自生产系统和非生产系统的大量信息。通过计算机与PLC集成控制系统，将润滑油厂的各生产车间、附属部门以及总厂厂部联成了密不可分的整体，从而大限度地利用了信息资源。

图1 计算机集成控制系统的组成

    2、　系统功能

    为满足用户提出的技术要求和现场的工况，此控制系统的设计具有以下功能：

    1.根据用户提出的技术要求，按照添加剂配方的比例地配制生产各种型号的石化产品，并且通过微型机和现场PLC控制系统实现整个生产过程的自动化。
    2.通过自行开发的计算机软件，实现生产现场的动态监控。良好的人机界面、清晰的组态图形，使得操作人员通过计算机屏幕，对于现场的各种工况变化一目了然。
    3.在现场生产中，为提高整个控制系统的性，在搅拌器、电动机、电动阀、电磁阀等设备上均设计了局部反馈功能，这些相互立系统的局部反馈功能构成了对总系统反馈控制的有力支持。
    4.当系统出现压力报警或油面报警时，一方面通过PLC程序实现自动停车，另一方面借助于语音卡，在控制间的操作人员可以立即听到报警信号，及时采取相应措施。
    5.考虑到生产现场某些部位属于高温、有害气体残留处，技术人员不宜靠近，在现场设置了电视，让技术人员实现远程监控。为便于管理，还安装了现场通话设备。
    6.在控制室设置了1个大屏幕模拟显示屏，在屏幕上不仅可以显示总厂所有管道线路，而且能够动态显示油的液位、流向，让高层管理人员从宏观上掌握全厂的生产状况。
    7.通过微机联网，质量检查部门可以直接得到工业现场的信息，各管理部门之间也可以实现数据通信与数据共享。

    3、　硬件与软件设计
   
    3、1　硬件设计
    在本系统中，工业现场控制是，而工业现场控制主要由PLC系统完成，所以如何合理有效地使用PLC技术就成了设计的关键。PLC的特点是控制，编程简单，但程序内存不大，不能进行复杂的编程；而石化产品的特点是生产工艺复杂，产品型号繁多，往往1条生产线就能够生产几十种型号的产品。这就形成了一对矛盾。如果设计时采用常规的PLC控制系统，那么1条生产线就需要20几台PLC基本模块和A/D转换模块。投资，而且按照现代控制理论，在1个控制系统中配置的控制模块越多，控制越不。为了减少投资和增强控制的性，在PLC控制系统的硬件配置上进行了多项。

    以润滑油生产线为例，在润滑油生产车间，有搅拌温度、添加剂温度、输油泵压力、油罐的液面等共计32路模拟信号需要检测。如果按常规设计，需要8块FX-4AD模块。为减少投资，设计了多路开关切换电路，只用2块FX-4AD模块就完成了全部功能。图2为FX-4AD模块的多路开关切换示意图。

图2　FX-4AD模块的多路开关切换示意图

    图2中，FX-4AD模块为12位4通道模拟量输入模块，Y0、Y1、Y2、Y3为PLC的任意输出触点。FX-4AD模块的多路开关切换电路的设计实质上是通过1个多路开关控制FX-4AD模块分别去完成搅拌温度检测、添加剂温度检测、输油泵压力检测及油罐液面检测4项功能，其中多路开关的4个转换触点接PLC的输出触点，由PLC编程控制。这个多路开关切换电路简单实用，而且节省了大量投资，实践证明，该电路在控制精度上满足用户的需要。

    3、2　软件设计
    在计算机与PLC集成控制系统的软件设计中，也采用了许多新的设计思想。

    仍以润滑油生产车间为例，按照用户提出的72种润滑油的生产工艺和技术要求，如果用常规方法编程，需要12台PLC基本模块。为节约投资，我们充分利用PLC的文件寄存器(2000点)，用逐项查表的方法编写了1个72种润滑油的通用程序，用1台PLC基本模块带2台PLC扩展模块的方式完成了过去需要12台PLC才能实现的功能。

    我们选用了三菱公司生产的FX系列的可编程序控制器，文件寄存器共计2 000点(D1000～D2999)。为节约程序内存，充分利用PLC本身提供的指令资源，我们选用了字传送方式，用1个16bit的字来控制PLC触点的16个输出触点，而不必像过去那样，1条指令只能控制1个输出触点。例如在图3中，X0导通，十进制数K6送入数据寄存器D0，接着X1导通，数据寄存器D0的数值K6转化为二进制数“0000　0000　0000　0110”送入K4Y0，控制输出Y0～Y17共计16个触点的动作，其开关动作和数据寄存器D0的数值K6一一对应。如图4所示，“1”控制输出触点导通，“0”控制输出触点关断。在此例中，Y1、Y2触点导通，其余输出触点关断。

图3 字传送方式控制输出触点示意图

图4 数据寄存器DO的值与16个触点的对应关系

    通过字传送方式，我们用1条指令就可控制16个电动阀及输油泵的动作，大大节省了程序空间。在这种设计思想下，我们把72种润滑油的工艺流程全部用字方式编写，然后输入文件寄存器，并在此基础上，编制了72种润滑油的通用程序。在通用程序运行时，根据某一润滑油的型号，通过查表的方式，在文件寄存器中调出对应的数据段(这些数据段也就是该种润滑油的工艺流程)，然后该数据自动输入PLC的控制程序，使得PLC按照规定的工艺流程控制整个执行机构工作。如图5所示之例，润滑油品种LSO-1的工艺状态字存于文件寄存器D1050～D1060 10个字节中。程序运行时，根据润滑油型号在文件寄存器中寻址，查到正确的后，调出D1050～D1060 10个字节的数据，然后输入到通用程序的相应寄存器，参与工业控制。

图5 文件寄存器示意图

    4、　计算机与PLC的通信技术

    在计算机与PLC集成控制系统中，一个关键的技术问题是计算机与PLC的通信。若在整个系统设计中全部采用进口器件，软件也选用相应的进口产品，那么，整个工程造价惊人。针对这种情况，我们自行开发了计算机与PLC的串行通信技术。该技术设计思想，软硬件简单实用，性高，性能价格比好，兼容性强，可适用于市场上多种型号的计算机与PLC。

    从硬件上讲，现在中国市场上使用的PLC，在通信接口上多采用RS422接口或RS485接口；而微型机多采用RS232接口。这样在计算机与PLC通信时就不可避免地要选用RS422-RS232转换模块，同时考虑到恶劣工况下的抗干扰要求，这个转换模块具有良好的隔离功能和放大功能，而选用进口模块，必定提高工程造价。

    针对这种情况，为降低工程造价，我们在硬件上用1根普通的通信电缆代替进口的通信模块，在电缆的接口处采用的电路设计技术和单片机技术，以完成信号的隔离和放大功能。实践证明，通信的性可以和国外的进口模块，而且造价低。

    从软件上讲，计算机和PLC的通信技术属于保密技术，长期为国外公司。这就使得我们只要选用了该厂家生产的PLC，用它开发的工控软件，提高工程造价。针对这种情况，我们开发了自己的工控软件。下面以三菱公司生产的FX系列可编程序控制器为例，介绍我们的软件设计。FX系列可编程序控制器命令格式如表1所示。

【关键词】IEC 61131、PLC和软PLC
【论文摘要】上世纪60年代后期，根据当时汽车市场需求和计算技术的发展，在美国麻萨诸塞州Bedford的Bedford Associates,向美国汽车制造业提议开发一种Modular Digital Controller（MODICON）取代继电控制盘。其它一些公司也建议以计算机为基础的方案。其思想是采用软件编程方法代替继电控制的硬接线方式，并备有生产现场大量使用的输入传感器和输出执行器的接口，以便于进行大规模生产线的流程控制。

PLC发展回顾 
    上世纪60年代后期，根据当时汽车市场需求和计算技术的发展，在美国麻萨诸塞州Bedford的Bedford Associates,向美国汽车制造业提议开发一种Modular Digital Controller（MODICON）取代继电控制盘。其它一些公司也建议以计算机为基础的方案。其思想是采用软件编程方法代替继电控制的硬接线方式，并备有生产现场大量使用的输入传感器和输出执行器的接口，以便于进行大规模生产线的流程控制。这就是以后被称为Programmable Logic Controller的由来。MODICON 084是世界上种投入商业生产的PLC。70年代是PLC，在汽车工业获得大量应用，在其它产业部门也开始应用的时期。80年代是它走向成熟，采用微电子及微处理器技术；大量推广应用，并奠定其在工业控制中不可动摇地位的时期。在此阶段PLC销售始终以两位数百分点的速度增长，年的增长率过35%，后四年稳定发展，年增长率约12%。 
    90年代又开始了它的三个发展时期。随着PLC的标准IEC 61131的正式颁布，推动了PLC在技术上发动新的。 
★ 在系统体系结构上，从传统的单机向多CPU和分布式及远程控制系统发展； 
★ 在编程语言上，文本化和图形化的语言多样性，创造了具表达控制要求、文字处理、通信能力的编程环境。 
★ 从应用范围和应用水平上，除了继续发展机械加工自动生产线的控制系统外，则是发展以PLC为基础的DCS系统、监控和数据采SA系统、柔制造系统（FMS）、联锁保护（ESD）系统、运动控制系统等，地产提高PLC的应用范围和水平。 
进入90年代后期，由于用户对开放性的强烈要求和压力，由于信息技术的大力推动，PLC如果还停留在原有的而又封闭的系统概念上，它将坐以待毙。于是PLC进入了其发展的四阶段。其特征是： 
★ 在保留PLC功能的前提下，采用面向现场总线网络的体系结构，采用开放的通信接口，如以太网、高速串口等。 
★ 采用各种相关的工业标准和一系列的事实上的标准。值得注意的是PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统，正随着计算技术、通信技术和编程技术的发展，趋向于建立同一硬件平台，运用同一个操作系统、同一个编程系统，执行不同的DCS和PLC功能。这就是真正意义上的EIC三电一体化。或者说DCS和PLC的形态将会变化，而它们的功能依然存在。其中的关键技术应该是嵌入式PC系统及支持现场总线的I/O （硬件） ，以及以IEC 61161-3为基础的编程系统及强实时(hard real-time)操作系统。 

PLC在中国的发展 
    在中国，大约从1974、75年在北京和上海开始开发采用位片式微处理芯片的可编程顺序控制器，并有所应用。但一直未能形成批量生产。在刚起步的1979年，在当时的机械部仪表局的推动下，开始从美国MODICON引进起584的PLC，并在电站的辅机如输煤、除灰除渣、水处理系统以及水泥厂等控制系统中成功应用，从而大大推动了PLC在我国工业的大规模运用。遗憾的是，花了很大一笔外汇的这个项目并不曾形成良性的有后续的发展。 
    自1985年开始，小型PLC是日本三菱电机公司的MELSEC-F，通过非渠道进入中国市场。不到三、四年时间，小型PLC就形成了大面积的推广应用局面。1990年以后，Siemens、Allen Bradley以及其它开始大举进入中国市场，占据中、大型的PLC的较大份额。1995年后形成了大型PLC以欧美为主、中型PLC欧美和日本平分秋色、小型PLC则以日本为主、Siemens也步步紧逼的格局。至今没有很大改变。 
    由上简要回顾可知， PLC在中国已经形成了规模的应用市场，但并未建立批量生产、有持续开发发展能力的PLC制造业。 
    应指出的是： 
★ 在国内，PLC的应用水平还是不低的，自主设计、系统集成和现场投运的能力，可以说与主流水平同步； 
★ PLC的应用领域也很广泛，覆盖冶金、电力、化工、石油化工、机械、轻工、电子、电工、建材水泥等工业，以及现代农业机械和其它应用。近年来环保工业也有广泛应用，发展势头很猛。 
★ 在国内有一支庞大的PLC销售、服务、应用、系统集成队伍，遍布除西藏外的全国各地。有充足的理由说：PLC在中国已成为工业控制的一种适用技术。因此，PLC、软PLC以及IEC 61131-3的发展，无可争辩地成了十分令人关注的事情。 

IEC 61131标准在中国 
    1992年以后，可编程序控制器标准IEC 61131的各个部分陆续公布施行。中国的工业过程测量和控制标准化按与IEC标准等效的原则，组织翻译出版工作。于1995年12月29日以GB/T 15969.1,15969.2,15969.3,15969.4 颁布了PLC的。该标准只涉及IEC 61131的、二、三和四部分，没有纳入1995年以后出版的五部分通信、七部分模糊控制编程软件工具、八部分IEC 61131-3语言的实现导则。 
    自标准颁布之后，并没有产生很大的影响。原因在于：中国不存在真正像样的PLC制造业； 在中国国内有影响的PLC并不积推介； 包括该标准的主管部门在内，很少有组织的推进活动。 
    直到1998年以后，由于IEC 61131-3在控制业界的影响越来越大，在中国国内有影响的PLC开始提及自身符合或兼容IEC 61131-3；若干新推出的DCS系统也公开宣称，符合或兼容IEC 61131-3。于是，人们才关注这个标准。在有关杂志上有专文介绍该标准的制订背景、重要性、标准的主要内容。中国机电一体化技术应用协会组织翻译了两名德国作者Ｋarl-Heinz John和Miachael Tiegelkamp写的专著：“IEC 61131-3：工业自动化系统的程序编制”。现已由该协会内部发行。 
    近，中国机电一体化技术应用协会（CAbbbb）与以开发基于IEC 61131-3的编程系统称著的德国KW公司远东总经理Robert Champoud先生合作，组织协调有关IEC 61131项目的研讨会活动，得到Siemens、Phoenix、富士电机的大力支持。这对于促进它的推广，有着深远的意义。

软PLC在中国 
    所谓软PLC实际就是在PC机的平台上、在bbbbbbs操作环境下，用软件来实现PLC的功能。此概念大约在1996年以后才被介绍到国内来。由于这种技术尚不成熟，所以只有在学术界少数人对此关注。 
    尽管Interllution和 Wonderware的HMI和SA软件在我国推广都很成功，但它们的软逻辑、软PLC产品P-31和InControl却少有人问津。当然，这两家公司也不曾刻意去开发这个市场。 
    Think&Do和Steeperchase 的VLC都是1998、1999年进入中国市场的，特别是Think&Do花了很大的努力，至今仍不尽如人意。当然有一些成功应用，如邮件分拣系统。我感觉，这多少与它们不采用IEC 61131-3，而是倡导用流程图编程语言不无关系。 
    德国KW公司在1998年以后就在北京设立办事处，着力推广其符合IEC 61131-3的编程系统MULTIPROG和 控制程序ProConOS。 
    Siemens从2001年开始在国内推介其软PLC系列产品Wi，已经有了一些应用。他们是很有战略眼光的。德国Inforteam公司的 openPCS 在国内也开始了市场开拓活动，2002年6月曾在上海的自动化展览会上举办过技术交流。 
    我国自行开发的DCS系统，如上海自仪公司的SUPMAX-800，选用法国CJ International公司的符合IEC 61131-3的IsaGraf和美国的强实时操作系统Vxworks。北京的和理时已采用Inforteam的OpebPCS开发新的DCS。 

分析全世界控制设备的发展情况 
    从全世界范围看，软PLC/ 制作为新兴产业正在发展。面对这种挑战，PLC仍在发展。 
    据美国Venture Development Corp.报告，2000年全世界共销售DCS系统，PLC系统和制系统达220亿美元。其中DCS 40.5%；PLC 46.3%；制13.2%。这三种控制系统所用的分散型/远程I/O的市场销售额也为220亿美元。年增长率为6.6%。到2005年估计达300亿美元。从应用领域看，DCS仍然牢牢把握大规模连续流程工业（I/O达数千点）过程控制的应用。PLC已经拥入批量控制市场，在其传统的离散制造工业仍然占据主导地位。软PLC/制采用工控PC机（或嵌入式PC机）和强实时OS，可实现PLC功能和运动控制。直至今日，制在性、性等方面还未广泛认可。 
    据美国Venture Development Corp.报告，PLC与软PLC/制相比具有以下优点： 
* 维修务系统健全，有经验的维护人员队伍庞大。 
* 电源故障不会产生大的影响。 
* 对低端应用，PLC具有大的性能价格比优势。 
* 性无可比拟，故障停机少。 
* 加固型结构，适合工业环境应用。 
* 与PC机发展太快相比，PLC产品可长期供货，长期提供技术支持。 
PLC在工厂自动化中的地位之所以如此稳固，原因在于： 
* PLC的技术具有长期的稳定性，软硬件均应用方便，即插即用，价格适中，堪称工业控制的适用技术。 
* 可以说当今工业控制所要求的性能，PLC可满足85%至。其不足部分可用其它办法。 
* 近几年来PLC也在不断提高其技术内涵，融合了IT技术（包括以太网，因特网，无线网技术，现场总线技术，以及运用软件工程方法提升PLC的编程语言，开发全新的编程系统，等等）。 
* PLC在开放性方面也有了实质性的突破。多年PLC被攻击的一个重要方面就是它的专有性，现在有了大的改观。PLC采用了各种工业标准，如IEC 61131，IEEE802.3以太网，TCP/IP，UDP/IP等，各种事实上的工业标准，如bbbbbbs NT，OPC等。 
* PLC在硬件上也有长足进步。微电子技术的进展全都运用到PLC中，元器件的集成度越来越高，促使PLC成本下降和性提高。专为PLC的CPU设计的PLC-on-a-chip芯片业已问世多年。  
    PLC的产品在体系结构和操作系统上都有了质的变化,性能大幅提高。一个机架上可装多个CPU模块。也出现了以Web为基础的PLC系列产品。PLC、软PLC、IEC 61131在中国的未来传统的PLC制造业不会在可预见的未来在国内建立和发展。但不排除软PLC在近期和可预见的未来，有可能在国内形成一定的气候。软PLC的I/O可以利用主流及一些有生命力的现场总线的系列产品。强实时操作系统可采用bbbbbbs CE，NTE，VenturCom的RTX以及其它；只要它们能实现控制的时间确定性，即保证能以时间高度一致的方式执行控制指令序列，并具有可预测的结果或行为。 
    加入WTO以后，中国成为“世界制造工厂”的进程正在加速。我们有足够的理由相信，PLC、软PLC在中国的销售的年增长率会显著世界的平均年增长率。因此，对PLC、软PLC以及IEC 61131的推广应用，特别是高水平的技术支持变得十分重要。 
    随着现代工业的规模生产的发展，为提高企业的市场竞争力，引入管控一体化的体系结构ERP/MES/PCS，在国内已提到议事日程。作为基础自动化PCS层的主要工具—PLC的应对手段，应该是加强PLC联网和通信开发能力，以及信息初加工的能力。在国内，就平均水平而言，精通或通晓PLC联网通信、PLC与计算机通信的技术人员，与今后的需要相比，还有不少差距。为此，急需采取措施，加强培训。CAbbbb在这方面也应有所作为。 
    IEC 61131-3是目前的关于工控编程语言的标准。广泛应用于PLC、DCS、SA，甚至于运动控制。在国内IEC 61131-3的推广应用肯定大有作为。关键问题在于采用那些措施加快进程。

简短的结论和建议 
    PLC、软PLC/制、IEC 61131-3及其相关软件（强实时操作系统、编程系统平台等），在今后的十年内仍是工业控制舞台上主角。这要求我们把握时机，认清方向，抢占先机。 
随着现场总线技术的发展和现场总线产品的普遍采用，除了加强IEC 61131-3的宣传推广外，还应多多宣传IEC 61499这个IEC 61131-3不能适应分布式系统缺憾的新标准。 
    在经过轮的IEC 61131-3的巡回演讲活动之后，应通过各种工具宣传，让从事工控的技术人员，特别是PLC的编程人员都知道，不掌握IEC 61131-3的编程语言，将会落伍，跟不上发展。 
CAbbbb应扶植一两个开发软PLC/制的公司，抓几个有典型意义的应用项目，如规模较大的制造业生产线，成功后加以总结推广，让业内人士认识到软PLC/制的优越性。