PLC技術可持續(xù)發(fā)展方向

IEC 61131-3的XML格式及其應用

隨著IEC 61131-3標準被廣泛接受，經(jīng)濟競爭的環(huán)境日益嚴峻，而在工業(yè)控制軟件的開發(fā)成本和工程成本日益上升的形勢下，希望能在不同的軟件開發(fā)環(huán)境之間交換其程序、函數(shù)/功能塊庫和工程項目的需求越發(fā)高漲?？紤]到編程僅僅是控制軟件完整應用開發(fā)套件的一個環(huán)節(jié)，為規(guī)范它與其他環(huán)節(jié)間的數(shù)據(jù)交換的接口，有必要提供為實現(xiàn)IEC 61131-3編程的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。通過為IEC 61131-3規(guī)定一種XML的格式，倡導一種開發(fā)環(huán)境，使得在此基礎上構成統(tǒng)一的工程軟件平臺。

利用PLCopen規(guī)范的XML格式，來實現(xiàn)不同軟件工具的數(shù)據(jù)交換：為統(tǒng)一的工程平臺實現(xiàn)不同控制功能的編程、組態(tài)提供基礎；為統(tǒng)一的工程平臺實現(xiàn)設計、調試、運行操作、維護各階段功能的前后銜接提供基礎；進行不同硬件平臺定義的I/O變量和內部變量直接的變換，為控制程序無障礙移植創(chuàng)造前提條件。包括文本化編程語言、圖形化編程語言、結構化編程語言、圖形信息、數(shù)據(jù)類型等信息，都可用XML的格式予以表達。

舉例來說，由德國的汽車制造商Daimler發(fā)起，聯(lián)合了ABB、KUKA、Rockwell Automation、Siemens等工業(yè)企業(yè)以及一些軟件和服務商，成立了AutomationML（Automation Markup Language）組織，為的就是通過共同定義數(shù)字化工廠的一種中間格式——自動化標記語言AutomationML，并進行標準化。AutomationML標準是一種免費的開放標準，主要用于制造自動化，包括機器人和物流，但不局限于此。其創(chuàng)新主要在于：在一個單一的根格式（XML格式）下將許多重要工程方面所接受的標準綜合起來予以應用。

IEC 61131-3的OPC UA信息模型

建立IEC 61131-3的OPC UA信息模型的目的在于提高控制器和可視化裝置（人機界面）、上位信息系統(tǒng)之間通信的復用性。從長期應用的觀點看，將明顯提高工程流程的效率和顯著降低工程成本。設想當某個PLC項目中有許多控制平臺由不同的供應商提供，如果用一種可視化工具或MES/ERP，從這些控制平臺的外部來看，他們完全是一樣的。PLCopen之所以選擇OPC UA，是因為使用OPC的統(tǒng)一架構解決了如下問題：在監(jiān)控層面如何發(fā)現(xiàn)與之通信的對象；如何使通信對象的數(shù)據(jù)、復雜數(shù)據(jù)和功能性是完全可利用的；如何使通信可靠、可執(zhí)行，又與操作系統(tǒng)和編程語言無關；如何確保信息安全。

在2009年德國紐倫堡SPS/IPC/Drives展會、2010年HMI展會以及2010年燈光和建筑展會上分別展出了由多個供應商采用OPC的IEC 61131-3信息模型的實物演示。

嵌入式PLC的發(fā)展趨勢與潛力

根據(jù)《Control Design》雜志的調查，2009年美國機械行業(yè)的PLC用戶占2/3，PAC和PC控制合起來只占13%，而嵌入式PLC僅占5%。這可以說明，嵌入式PLC具有很大的發(fā)展空間。

目前，嵌入式PLC的發(fā)展也呈現(xiàn)多元化，國內外均有良好表現(xiàn)：德國赫優(yōu)訊推出的將現(xiàn)場總線技術和PLC技術結合的netPLC很有特色；國內幾年前就有華中科技大學在EASY CORE 1.00核心芯片組中加載了嵌入式PLC系統(tǒng)軟件，作為硬件平臺，開發(fā)了多模入通道的嵌入式PLC；還有一種發(fā)展路徑是以開發(fā)PLC與人機界面相結合的硬件/軟件一體化為目標的平臺，充分利用了CASE工具，結合各類嵌入式芯片的開發(fā)平臺和各種輸入/輸出通道的硬件電路庫，專為機電設備開發(fā)客制化、具有ODM性質的專用PLC。

嵌入式PLC在我國具有較廣闊的發(fā)展空間，首先在于它十分有利于發(fā)揮我國自動化行業(yè)發(fā)展的兩大特點：有相當雄厚的為機電設備配套的市場基礎，并擁有足夠的、性價比全球最優(yōu)的設計開發(fā)隊伍。我們完全可以以最低的成本、較高的質量，并按客制化的要求設計、生產(chǎn)為機電設備配套的嵌入式PLC，來代替通用PLC。

同時，嵌入式PLC的硬件、軟件、人機界面、通信等各方面的功能設計靈活，易于剪裁，更貼近各種檔次的機電設備的要求。嵌入式PLC完全基于嵌入式系統(tǒng)的技術基礎，拿來就可用。SoC芯片、嵌入式操作系統(tǒng)與符合IEC 61131-3編程語言標準的編程環(huán)境等優(yōu)勢，使得其在市場上很容易找到。

在目前環(huán)境下開發(fā)通用PLC的技術不難突破，但搶占市場需要大量財力和人力資源投入。在市場已被為數(shù)不多的幾家大公司穩(wěn)固瓜分的今天，走這樣的路線似乎事倍功半。我國小型PLC近年來也有可喜進步的實踐，也同樣證明了這一判斷。