1、 1 毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 PLC 发展和触摸屏的崛起 摘要： 可编程控制器在近 40 年来得到了迅猛的发展，至今已经成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置。本文主要阐述了了 PLC 的发展过程，并将其与其他各类控制系统比较，概述 PLC的特点及应用领域，并对 PLC 的未来发展趋势进行了展望。 关键词： PLC；触摸屏 1.1 可编程控制器（ PLC） 1.1.1 PLC 的基本定义 PLC(Programmable Logic Controller)，是可编程控制器的简称，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置 。可编程控制器是一种能够直接反应用于专门为在工业环境
2、下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 1 1.1.2 PLC 和各类控制系统的比较 （ 1） PLC 与继电器控制系统的比较 传统的继电器控制系统是针对一定的生产机械、固定的生产工艺而设计，采用硬接线方式安装而成，只能完成既定的逻辑控制、定时和计数等功能，即只能进行开关量的控制，一旦改变生产工艺过程，继电器控制系统必须重新配线，因而适应性很差，且体积庞大，安装、维修都不方便。由于 PLC 应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能是通过软件来实现的，只要改变程序， 就可以适应生产工艺改变的要求，因此适应性强。 PLC 不仅能完成逻辑运算、定时和计数功能，而且能进行算术运算，所以 PLC 既可
3、以控制开关量也可以控制模拟量，还能与计算机联网，实现分级控制。 （ 2） PLC 和单片机控制系统的比较 单片机控制系统仅适用于较简单的自动化项目，硬件上主要受 CPU、内存容量及 I/O 接口的限制，软件上主要受限于 CPU 类型有关的编程语言。现代 PLC 的核心就是单片机微处理器。虽然用单片机做控制部件在成本方面具有优势，但是从单片机到工业控制装置之间比较那个有一个硬件开发和软件开发的过程。单片机主要适 用的汇编语言开发软件，所用的语言复杂且易出错，开发周期长。PLC 使用专用的指令系统来编程，简便易学，现场就可以开发调试。一般来说单片机或单片机系统的应用知识为了摸个特定的产品服务的，单
4、片机控制系统的通用性、兼容性和扩展性都相当差。 2 （ 3） PLC 和计算机控制系统的比较 PLC 是专为工业控制设计的，而微型计算机是为科学计算、数据处理设计的，尽管在技术上都2 采用了计算机技术，但由于使用对象和环境的不同， PLC 具有面向工业控制、抗干扰能力强、适应工程现场的温度湿度。 PLC 使用面向工业控制的专用语言而使编程修改方 便，并有较完善的监控系统。而微机技术对运行环境要求苛刻，使用高级编程语言，要求使用者头相当水平的计算机硬件和软件知识。 （ 4） PLC 和传统的集散型控制系统的比较 PLC 是由继电器逻辑控制系统发展而来的，而传统的集散控制系统 DCS（ Distr
5、ibuted Control System）是由回路仪表控制发展起来的分布式控制系统，它在模拟量处理、回路调节等方面有一定优势。 PLC 随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，无论在功能上、速度上、智能模拟块以及联网通信上，都有很大的提高，并开始与小型计算机联成网络，构 成了以 PLC 为重要部件的分布式控制系统。由于 PLC 的技术的不断发展，现代 PLC 基本上全被具备了 DCS 过去所独有的一些复杂控制功能，且 PLC 具有操作简单的优势，最重要的一点，就是 PLC 的价格和成本是 DCS系统无法比拟的。 3 1.2 国内外 PLC现状 自 60年代末引入 PLC技术以来， PLC
6、由最初的只能处理开关量而发展到可以处理模拟量和数据，以后又与 DCS、工业 PC机和 PID调节器等技术结合，利用不同的性能和特点，相互渗透和融合、集成以及网络化，构成各种新型的自动化控制系统 ,以满足各种自动控制的要求看，长期以 来， PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场。 4在 1995年发运的 PLC中，按最终用户分 :汽车占 23%，粮食加工占 16.4%，化学药品占 14.6%，金属、矿山占 11.5%，纸浆、造纸占 11.3%，其他占 23.2%为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。通过调查、阅读资料，对国内外市场及研究现状进行了总结。 1.2.1 国外 PLC现
7、状 目前， PLC的发展出现了两个趋势，一是网络化技术的发展趋势， PLC网络系统不再是自成体系的封闭系统，而是向开放式系统迅速发展，它可以与上位计算机管理系统联网，关 于 PLC与触摸屏设计研究的东西也越来越多，它能够实现信息交流，成为整个信息管理系统的一部分，另一方面，现场总线技术得到广泛的采用， PLC与其他安装在现场的智能化设备，按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场工业控制网络。二是 PLC向高性能小型化发展， PLC从早期的只能进行开关量逻辑运算的产品出成为了具有越来越强的模拟量处理 能力，以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力，如浮点数运算、 PID调节、温度控
8、制、精确定位、步进驱动、报表统计等。 5PLC与通用 PC间的区别越来越小，联系越来越紧密， 因此，研究软 PLC技术成了目前研究的一个重要方向。 6 1.2.2 国内 PLC现状 3 我国的 PLC生产目前也有一定的发展，小型 PLC已批量生产，中型 PLC己有产品，大型 PLC已经开始研制。有的产品不仅供应国内市场，而且还有出口。国内 PLC形成产品化的生产企业约 30多家，主要生产单位有 :苏州电子计算机厂、苏州机床电器厂、上海香岛机电制造有限公司、天津市自动化仪表厂、杭州通灵控制电脑公司、北京机械工业自动化所和江苏嘉华实业有限公司等。 7但是国内产品市场占有率不超过 10%， 1996
9、年中国 PLC销售约 9万套，进 口 8万套，总计约合人民币 15亿元。另一方面，国产 PLC许多仍停留在全套引进或以仿制为主的阶段上，这种方式在研究开始是必要的，但是停留在这个水平上是绝对不可取的。当然，国内产品在价格上占有明显的优势。 1.3 PLC未来发展前景 综上经过国内外 PLC发展的比较， PLC具有很大的发展潜力，但作为一项新技术， PLC还有很多问题需要解决，在今后的若干年内， PLC的发展将在以下几个方面： （ 1）进一步提高系统的开放性。现在的 PLC编程大部分基于 Windows系统，并不支持其他操作系统的应用程序：在没有开放式硬件和软件 的支持下，并不能保证产品的开放性
10、；不允许用户更改底层控制算法；不严格遵守一些使用的国际标准等。 8 （ 2）进一步增强系统的可靠性和实时性。增强系统可靠性与实时性的关键在于提高操作系统的实时性。现有的实时操作系统能够基本满足工业控制的需要，随着一些实时性更高的操作系统的不断出现，必将会大大增强 PLC系统的实时性和可靠性。 （ 3）进一步提高网络通讯能力和与第三方软件的整合性。随着网络科技的发展，良好的通讯能力已成为现代工业控制所必备的功能，远程控制、远程诊断、网络数据处理等功能都将得到加强。控制软件间的协同工 作能力是衡量开放式控制系统性能的重要指标。进一步加强葛洪控制软件间的数据交换能力是提高控制系统性能的重要手段。 （
11、 4）进一步加强和改善企业整合能力。工厂控制与企业管理的整合是工业控制领域的一种缺失。PLC控制系统可以通过以太网或 TCP/IP连接到企业信息系统，与其进行数据交换，将设备运行状况，产品质量等与控制过程相关的详细信息。 9 2触摸屏 2.1 触摸屏的基本含义 触摸 屏 (Touch Panel) 是 一 种附加在 显示 器表 面 的透明介质 。 10通 过 使 用 者 的手 指触摸该介质来实现对计算机 的 操作 定位 ,， 最终 实现对 计算 机的查询和 输 人 ,， 从 而 大大 简 化 了 计算 机的 输 人 方式 ， 真 正 实 现 零距离操作。 11 2.2.1 国外触摸屏发展现状
12、在国外触摸屏技术已经非常成熟，在欧美如 Micro Touch等厂商都有近二十年的历史；日本 Gunze4 也有十年以上的经验。 12 2.2.2 国内触摸屏发展现状 尽管目前我国的触摸屏市场尚处于起步阶段，但随着信息化社会的发展，触摸 (Touch)的应用日趋普及。迄今为止，触摸屏产品在我国己逐渐形成了产业。 (基于 WINCE的触摸屏的研究与应用 )国内最大的触摸屏厂商为成都吉瑞触摸电脑有限公司。 但是该公司的主打产品为声波式触摸屏，主要与CRT显示的电脑屏、公众查询机等产品配套使用。国内电阻式触摸屏厂商主要有南京华睿川、广州华意、深圳深越、深圳北泰等。主要分布在珠三角地区，但生产规模均较
13、小，且供应的产品主要以触摸屏低档产品为主。这些电阻式触摸屏制造商自身均不具备 ITO镀膜能力，基本上采用外购 ITO导电玻璃和 ITO薄膜，生产成本的控制能力较弱，主要依赖较低的人力成本进行低价格的市场竞争。 13 3.结论 目 前 ， 随着工业技 术 的不断发展 ， PLC已 被 广 泛地应用于自动化控 制 领域中 。 但 PLC本 身 不 具 备人 机界面 的 功 能 ， 当 需要对工作状态进 行 实时监控时 PLC就往往被工 控 机所取 代 。 如 今 ， 触 摸 屏的出现弥补了这 一局 限 性 ， 为 PLC的推广应用开拓了一个新的领 域 。 14在闭环控制系统中采用触摸屏可以使用户简
14、单直观监控整个控制系统及与其相关联的设备和系统，提高了整个控制系统以及企业的自动化程度和硬件档次。随着微电脑技术的不断发展，触摸屏本身的成本也在不断的降低，再与 PLC在系统中使用，实现了整个控制系统自动化程度的质的飞跃，这必将使触摸屏与 PLC被更多的应用在未来的各种生产系统中，并成为自动化控制发展的一个亮点。 参考文献 1王俊 .可编程序控制器 (PLC)概述 J.科技资讯， 2008， 10，（ 29）： 24. 2廖常初 .PLC基础及应用 M.北京：机械工业出版社， 2003， 6. 3巫莉，黄江峰 .电气控制与 PLC应用 M.北京：中国电力出版社， 2009， 4. 4刘迪 .引
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