一、PLC及三电于一体

       工业自动化系统通常分成三类：一类是控制开关量的逻辑装置，一类是控制慢连续量的过程控制系统，一类是控制快连续量的运动控制系统。在传统上对于这三种控制系统用不同的控制装置。逻辑控制用电控制（电气控制装置即继电器接触器控制柜），过程控制用仪表装置（电动单元组合仪表），运动控制用电传装置（电气传动控制装置）。所谓三电就是指的是电控、电仪、电传。

       在一家工厂、一个车间、一个工段，甚至在一台设备上，这三种设备常常并存在一起，单设备各不相干。这主要是因为这三种控制装置相差太远，无法兼容。长久以来，人们一直希望能把他们用一种控制装置统一起来，协调地进行控制。 这对于提高生产效率，保证产品质量，实现优化控制无疑是很有意义的。把三电合成于一体就叫做三电一体。

       从现代控制装置来看，无论是逻辑控制、过程控制还是运动控制都使用的是计算机开发的控制装置，计算机成为三电一体的物质基础。

        有两种实现三电一体化的思路：一种思路是在网络一级实现三电一体化，逻辑控制装置、过程控制装置、运动控制装置尽管各不相同，但如果它们都可以连入同一网络，则网络就成了三电同一的载体，在网络一级实现了三电一体化。另一种思路是在控制装置一级实现三电一体化，控制装置即有逻辑控制功能，又有过程控制功能，还有运动控制功能。DCS（distrabuted control system）系统沿着前一种思路发展三电一体化，他花费较大，适合于大型自动控制系。

       PLC则沿着后一种思路发展三电一体化，他灵活机动，三电一体集成度较高，适合于各种规模自动控制系统。

        众所周知，研制开发PLC的最初动因是为了取代继电器，构成新型的控制开关量的装置，因此，从一开始，逻辑控制就是PLC的强项。随着PLC的换代，PLC中处理器处理速度的不断增加，PLC的功能也在不断增多，现在发展成具有逻辑控制功能，过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的名副其实的多功能控制器。在PLC从逻辑控制功能向多功能的发展过程中，制造商们曾发生过争论，出现过一个短暂的停顿时期。曾经怀疑在PLC上增加对连续量的控制功能是否有意义，与同一时期兴起的专用于控制的可编程调节器、工业PC、DCS系统相比较，是否具有竞争力，是否有市场。停顿是崭短的，大家很快意识到，在PLC上增加的控制功能的生命力并不在于其配置的控制算法的复杂程度，而在于多种功能的集成。PLC的主要优势在于它把三电集于一体，在装置一级实现了三电一体化。

       为什么PLC有能力在装置一级集三电于一体，而专门用于过程控制的计算机控制装置实现三电一体却比较困难呢？其中有三个原因。第一是PLC是以控制开关量起家的，他采用循环扫描方式，通过串行处理使其在逻辑上等小于并行处理的继电器逻辑控制系统，为了不丢失输入信号，要求循环扫描周期越短越好，这就使得在PLC中配置的处理器性能好，速度快。这些高性能的微处理器本身有很大的潜能，早期PLC只利用速度快这一条，其他潜能并没有得到充分得利用。后来发现处理好不同性质的实时多任务的调度，在PLC中加入针对慢连续量的过程控制并不困难。反过来，针对慢连续量的过程控制计算机，改成周期循环扫描并加入大量开关控制却是力不能及的。第二个是大中型PLC中普遍采用了多微处理机结构进行多道处理。例如西门子的S5-155U，S5-153U内最多配置4个CPU加一个协处理器德州仪器公司的T1565可编程控制器最多可装入8台MC68000的处理器，这使得PLC不仅速度快，而且可以独立各自处理不同问题，也可分解协调，共同处理非常复杂的问题。第三个是PLC配置着大量内含CPU的智能模板，有些专用于PID控制，有些用运动控制，有些用于高速记数，有些用于联网通信，他们采用模块结构，通过背板并行总线连成有机的整体，所有这一切为PLC在装置一级实现三电一体奠定了坚实的基础。当然从目前看，PLC在装置一级的三电一体化并不是很完善的，复杂过程控制还欠缺一些，运动控制能力也还不全面，这些都有待于进一步开发。尽管如此，在装置一级实现三电一体化本身，使得PLC在竞中居于强有力的地位。