登录站点

用户名

密码

科技的发展:PLCnext发展的源泉

已有 25 次阅读  2018-04-28 14:42   标签菲尼克斯电气 

文:菲尼克斯电气工业4.0大使  杜品圣博士


辞旧迎新,伴随着胜利的喜悦,满怀着对未来的憧憬,我们迎来了充满希望的2018年。开门大吉,2018年第一期UPDATE也顺利出版了!这一期的主题是数字化未来,聚焦开放式控制平台PLCnext。应杂志小编之约,我继续会就此主题发表一些我的看法,期待能够引发大家更多的思考。

说到PLCnext,这是菲尼克斯电气近几年耗资近千万欧元,动用了几百号研发人员,开发出全新的工业自动化控制系统,201711SPS纽伦堡自动化展上首次正式亮相,成为了这届自动化展会最大的闪光点。然而闪耀亮相仅仅是产品投入市场的第一步,将这套全新的工业自动化系统产品运用到各行各业的实践中去,才是对我们的真正考验。PLCnext是否能满足市场的需求,菲尼克斯电气3-5年内是否能成为中国市场上主要自动化方案供应商,则完全取决于我们对PLCnext的深刻理解,以及对中国市场应用的敏锐洞察。

这期内容,我将以“深刻的理解”和“敏锐的洞察”为切入点聊一聊我的看法,权当抛砖引玉!

想要了解菲尼克斯电气为什么要大力开发PLC新一代工业系统,必须要了解工业自动控制系统的发展和科技发展的关系。17世纪英国哲学家弗朗西斯.培根说过:读史使人明智,读诗使人灵透,数学使人精细,物理使人深沉,伦理使人庄重,逻辑修辞使人善辩。中国同样有句古话:以史为鉴。由于我多年从事研发工作,形成一种“职业病”:看到一个新事物或新概念,不会马上迎合这种“新思维”,而是要打破砂锅问到底,了解它究竟从何而来,往何而去,未来将会如何发展。常言道:只有了解事物的过去,才能知道事物的今天。只有知道事物的今天,才能预测事物的明天。

在我自己的职业生涯中,我也一直不断地回顾产品的历史,帮助自己去理解产品发展的规律。PLC技术发展至今也有几十年的历史了,既然今天我们在谈论PLCnext,不妨也回顾一下PLC技术发展的历史,从而帮助我们更好的理解PLCnext存在的必然性。今天,我想从科技发展的角度跟大家聊一聊为什么说科技的发展是PLCnext技术发展的源泉。

上世纪70年代,我参加了安徽拖拉机厂的数控机床车间的调试,那是我第一次接触到控制器。当时采用是由继电器组成的顺序控制系统,通过继电器的常开触点和常闭触点、延时断开、延时闭合触点、接触器等功能的组合,形成系统所需要的逻辑功能,所有操作和逻辑关系都是由硬件完成的,我们的任务就是按照用梯形图表示的控制系统进行连接导线。在实际整机调试时却总是困难重重。接线是正确的,逻辑是合理的,但是受继电器机械接触点的寿命和可靠性的限制,控制系统常常会出错。,70年代中由于半导体技术的迅猛发展,很快这种顺序控制器就被所谓的矩阵式顺序控制器淘汰了。

后来,我被分配到了上海工业自动化仪表研究所。在老工程师们的带领下,参加了当时很流行的矩阵式顺序控制器的研发工作。当时我们主要采用分立元件和晶体管晶闸管等半导体元件代替继电器,形成无触点顺序逻辑控制电路,顺序控制信号的变换主要依靠二极管矩阵完成的。程序设计通过在矩阵板上插焊(或插接)二极管来实现。矩阵有程序存储的作用和一定的逻辑运算能力。工艺改变时,可以变换矩阵板上二极管的插焊位置,因此矩阵式顺序控制器具有一定的通用性和更改程序的灵活性。当时的控制方法有逻辑组合式、时序式(计数单元)和步进式(触发器、移位寄存器等组成环行计数器)三种。逻辑控制系统的功能大大增强,使用寿命也大大提高。但是可惜的是由于逻辑组合式控制器对时间顺序有严格的要求。 但是由于半导体尤其是二极管的导通和关闭时间的不一致,温度的变化也会影响二极管的导通时间,我们当时采用了DTLTTL MOS技术的二极管,但是由于导通与关闭时间的不一致常常产生逻辑上误动作。造成了控制设备的误动作。 可靠性和一致性非常差。

好在80年代小型民用计算机的出现,使得人们试图直接用小型计算机来实现工业控制,但由于价格昂贵,无足够的输入、输出电路,编程技术又相当复杂,因而也没能得到推广和应用。但是如何开发一种将计算机与继电器控制系统结合起来实现设计周期短,更改容易,接线简单,成本低,编程简单方便,同时系统通用性强的新型可编顺序控制器,则成为当时控制工程师们的主要任务。

在上世纪80-90年代,中国工业控制领域主要偏重于过程控制,引进了许多过程控制的DCS系统和软件。国内的自动化控制专家们如新华、中控、和利时等公司,通过学习与消化这些系统,开发了属于自己的小型DCS系统,为自主开发的DCS控制系统在中国的发展打下了基础。然而在开发可编顺序控制器方面,我们的投入却相当少。在80年代中期,我国基本上还处于采用继电器或矩阵式顺序控制器的状态。同时也由于这个原因,我国的PLC控制系统80%以上仍然采用国外的PLC控制系统。

1984年,我出国攻读自动化控制博士学位,在导师的指导下,非常广泛地与德国的工业、企业界进行了交流,对当时德国技术的先进性感到非常诧异。当时德国的工厂自动化技术已经达到了很高的水平,PLCProgrammable Logic Controller)可编程序控制器已得到了广泛应用。可编逻辑程序控制器采用了计算机功能,不仅用逻辑编程取代硬接线逻辑,还增加了运算、数据传送和处理等功能,同时对小型计算机的功能做了很大的简化,以满足工业控制的要求,强化了逻辑控制、顺序控制和输入输出模式的功能,故称为可编程序控制器。当时,基本上80-90%以上的单机自动化,自动化流水线,工厂自动化都采用了PLC控制系统。以后随着通讯技术以及PC技术不断地发展,PLC控制器也在不断产生新的变革。

值得一提的是,在这场PLC技术变革的战域中,菲尼克斯电气大胆创新,作为时代的弄潮儿,在国际上首创了INTERBUS总线技术和产品。菲尼克斯电气也从一个专业生产连接器的公司成功升级为自动化技术和产品的提供商,真正实现了企业的变革和升级,为企业的发展立下了新的里程碑。无独有偶,当前在工业4.0的旗帜下,菲尼克斯集团同样也抓住机遇,实现了企业新的变革,制定了数字化企业的升级战略。这决不是巧合,而是菲尼克斯企业文化的根本体现。

而后PLC又经历了多次变革,如现场总线,基于PCPLC控制器,工业实时以太网。这些技术被PLC系统所融合和采用,形成以“现场层、控制层到管理层”完整的金字塔PLC自动化控制体系。

讲到这里, 我们可以回归本源了,即“读史明智”。通过回顾以上的历史,我们能够得出什么样的结论呢?主要是以下三点:PLC的变革与科学技术的发展是分不开的,这种变革是持续性、积累性和继承性的,PLC的创新性还在于消化,吸收和应用跨界的技术发展。

下一期杂志,我将和大家就此内容进行具体的讨论。

分享 举报