控制器三十年和未来十年控制器的发展方向WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
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这一阵子与各位大佬争论了半天PAC啊PLC之类的，争论到目前这个阶段感觉再争论已很没意思，想了想，还是写一个控制器的历史和未来十年控制器的发展方向来做一个结论吧。P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
一、历史：WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
1.1 PLC & DCSWW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
控制器在七十年代开始从传统使用仪表和继电器组对应的两个不同应用领域派生出来DCS和PLC两类产品。这两类产品在初期确有相当多的不同，DCS对于回路控制这一块更为重视，而PLC对于离散的逻辑控制更为重视。当时的DCS使用通用CPU，采用软解释方式处理程序，而PLC依靠类拟于AMD2910的位块处理器处理逻辑，相对而言在系统结构上，DCS更偏向软件，而PLC更像传统的硬件继电器组。plcjs.技.术_网
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在经过数十年的发展后，突然大家对于DCS和PLC的概念含糊不清了，因为PLC也在体系中加入了通用型的CPU，特别软逻辑PLC在指令处理原理方面与DCS并无二样，只是上位机软件的用户指令不同。不过DCS也不是原地不动，DCS在网络方面、多DPU协同工作方面、冗余方面都有了长足的发展，并大多数采用了X86的体系架构，充分利用了PC的技术成果。WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
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那么现在的DCS与PLC的差别是相当小，从具体的技术而言，DCS有基于令牌网络的分布式实时数据库，可以通过全量通信来保证每个DPU内的映象数据都是最新的，而PLC在这一块更多的注重单机工作，就算是联网，也假定两台PLC之间只需要很少量的数据交换，所以采用的主从结构的请求应答方式通信。WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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在发展过程中PLC与DCS都受到PC技术发展的深远影响，特别是DCS，目前的DCS大多采用PC_BASE结构，对PC技术的吸收也相当彻底，而PLC则是在80年代未90年代的软PLC开发浪潮中大力吸收了DCS、PC的技术，特别是在IEC61131-3标准制定出来后，产生了一系列的以开发软PLC软件的公司，这些公司以欧洲公司居多，这与欧洲公司的开放软件组织成熟有一定关系，同时IEC61131-3对于日式PLC的编程方式基本是排斥的，所以相当多的欧洲企业有兴趣进军这个行业，这方面以KW、一方梯队、ISAGRAF、3S等尤为突出，这些公司对于工控软件化和标准化起到了相当重要的作用，目前的各大工控公司在开发新的软件时都会对这几家公司的产品进行深入的研究。WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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最初软PLC的开发大多是以PC_BASE为蓝图的，只是在后来才慢慢的加入ARM、51、AVR等CPU的支持，并一直强调开发的模块化结构，使移植变得更为容易。WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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目前的情况是PLC按点数和价格分成了大中小微几种不同的档次，同时按实现分成了硬PLC、软编译型PLC、软解释型PLC三种，按结构分成了背板式、模块式、分布式几种。其中大中型PLC更是在功能上加入了DCS和PC的许多功能，使其可以向上吞并一些DCS的市场，如现在很多自备电厂和化工行业都不再使用DCS而改用PLC去完成，横向来说PLC发展出了许多专用的PLC，包括数控专用、车用、设备专用等。WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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同时DCS也向下发展了许多有个性的产品，使其可以代替一部分PLC的产品，如淅大中控、淅大中自的某系列产品就做得比较小，只有几个回路，带显示屏，可以满足一些行业的需要。——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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1.2 现场总线和FCSWWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
在软PLC出现后不久，一场新的技术浪潮冲进了工控市场，这就是现场总线，同时现场总线派生出来FCS的理念，在当初，我也是FCS的拥护者和开发者，深信在芯片能力越来越强，价格越来越低的今天FCS才是未来的控制系统。可是在实际的开发和应用过程中，我们发现全分散之后不光成本升高了，维护也变得更困难，因为所有的节点都依赖网络，而网络的可靠性就变成了一个瓶颈。这么长的网线，有任何一段出现短路或者开路都会有致命的损伤，如果采用冗余的网络和系统，则在成本方面大增。并且分散后的逻辑，会因为一个中间节点的故障导致整个系统的重大错误，当然如果用户对分布式控制理念有很深的理解当然没有太大的问题，但事实上让用户工程师理解这么复杂的拓朴结构和考虑这么复杂的现场结构是不现实的。P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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除非是在未来的神经元网络芯片研发方面有新的发展，可以在某一个逻辑运算节点损坏后自动由另一个逻辑节点替代，同时需要更好的基于网络的逻辑编程软件，这个软件可以对于分布式的控制器进行合理的逻辑切分，并且对任一个节点损坏后出现的状况能有合理的处理方式，或是保护或是不理。FCS发展的理想地步是只有传感器和执行器而没有单独的控制器，所有的传感器将自己的参数传给需要的执行器，各个执行器根据网络得到的参数运算并进行控制，同时将自己运算得到的中间值传给其它的执行器。因为有了中间值的问题，所以整个控制网络将变得相当复杂，每个有中间值的点都必需有合理的处理策略，理想的情况下，是当中间逻辑点出现问题后，能由任一个逻辑点进行替代，或者进行合理的保护策略。在可以预见的时间内我们将看到能满足所有要求的全新的FCS出现，在通信方面也会变得更灵活和更可靠。WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
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目前在经过若干年的研究后，大家都形成了一个暂时的共识，那就是：根据现场的实际情况选择分布还是集中，很多情况下是一种整体分散局部集中的方式是最适合的。比方在冶金行业，很多现场使用S7-400做为主站，用S7-300做为子站，把子站分布在现场，每个子站负责一个具体的任务可者一个工段。这样一方面当网络出现问题时，各个子站可以很好的处理自己的任务，同时每个子站到设备的距离减至了100米以内，使布线和维护变得相对简单了。WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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现场总线的技术浪潮中有一个很有意思的情况，那就是IEC61158的制定过程，这个过程充分的反应的各大利益集团的冲突，大家为了保护自己的利益在长达15年的时间内竟然未能达成一个真正有意义的协议，最后的结果是变成了8种标准并存，后来又扩到了13种（有14种标准，但有一种退出了），标准的范围也从最初的涵盖过程、楼宇、电力等退到了只包含过程控制，这次争论的结果是当时的制定委员会的负责人在标准通过的当天宣布辞职，他说：“太多的标准意味着没有标准”。其实我个人认为做一个统一的标准包含所有行业目前来看不太现实，各个行业的关注点也不同，像一般过程控制大家可能选PROFIBUS等，楼控可以选LONWORKS，数采和单一设备间通信可以选MODBUS等。但同一行业内实在应该制定一个统一的标准，我就常常为了联西门子或者AB的控制系统而伤脑筋。WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
我个人对PROFIBUS比较有感情，因为在前几年用了两个人年做了一块PROFIBUS的主站芯片，用FPGA做的，把整个PROFIBUS-DP的数据链路层的状态机完整实现了。PROFIBUS可以说是一个很好的块通信协议，对于可靠性方面处理是相当完备的，完全是德国人的思维方式，相当严谨，诊断、参数化、配置、诊断、数据交换。PROFIBUS最大的优点是状态机与通用处理器之间的多缓存结构，使通信的实时性和可靠性得到了保护。WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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