一、PLC及三电於一體

       工業自動化系统通常分成三類：一類是控製開關量的邏輯裝置，一類是控製慢連續量的過程控製係統，一類是控製快連續量的運動控製係統。在傳統上對於這三種控製係統用不同的控製裝置。邏輯控製用電控製（電氣控製裝置即繼電器接觸器控製櫃），過程控製用儀表裝置（電動單元組合儀表），運動控製用電傳裝置（電氣傳動控製裝置）。所謂三電就是指的是電控、電儀、電傳。

       在一家工廠、一個車間、一個工段，甚至在一台設備上，這三種設備常常並存在一起，單設備各不相幹。這主要是因為這三種控製裝置相差太遠，無法兼容。長久以來，人們一直希望能把他們用一種控製裝置統一起來，協調地進行控製。 這對於提高生產效率，保證產品質量，實現優化控製無疑是很有意義的。把三電合成於一體就叫做三電一體。

       從現代控製裝置來看，無論是邏輯控製、過程控製還是運動控製都使用的是計算機開發的控製裝置，計算機成為三電一體的物質基礎。

        有兩種實現三電一體化的思路：一種思路是在網絡一級實現三電一體化，邏輯控製裝置、過程控製裝置、運動控製裝置盡管各不相同，但如果它們都可以連入同一網絡，則網絡就成了三電同一的載體，在網絡一級實現了三電一體化。另一種思路是在控製裝置一級實現三電一體化，控製裝置即有邏輯控製功能，又有過程控製功能，還有運動控製功能。DCS（distrabuted control system）係統沿著前一種思路發展三電一體化，他花費較大，適合於大型自動控製係。

       PLC則沿著後一種思路發展三電一體化，他靈活機動，三電一體集成度較高，適合於各種規模自動控製係統。

        眾所周知，研製開發PLC的最初動因是為了取代繼電器，構成新型的控製開關量的裝置，因此，從一開始，邏輯控製就是PLC的強項。隨著PLC的換代，PLC中處理器處理速度的不斷增加，PLC的功能也在不斷增多，現在發展成具有邏輯控製功能，過程控製功能、運動控製功能、數據處理功能、聯網通信功能的名副其實的多功能控製器。在PLC從邏輯控製功能向多功能的發展過程中，製造商們曾發生過爭論，出現過一個短暫的停頓時期。曾經懷疑在PLC上增加對連續量的控製功能是否有意義，與同一時期興起的專用於控製的可編程調節器、工業PC、DCS係統相比較，是否具有競爭力，是否有市場。停頓是嶄短的，大家很快意識到，在PLC上增加的控製功能的生命力並不在於其配置的控製算法的複雜程度，而在於多種功能的集成。PLC的主要優勢在於它把三電集於一體，在裝置一級實現了三電一體化。

       為什麼PLC有能力在裝置一級集三電於一體，而專門用於過程控製的計算機控製裝置實現三電一體卻比較困難呢？其中有三個原因。第一是PLC是以控製開關量起家的，他采用循環掃描方式，通過串行處理使其在邏輯上等小於並行處理的繼電器邏輯控製係統，為了不丟失輸入信號，要求循環掃描周期越短越好，這就使得在PLC中配置的處理器性能好，速度快。這些高性能的微處理器本身有很大的潛能，早期PLC隻利用速度快這一條，其他潛能並沒有得到充分得利用。後來發現處理好不同性質的實時多任務的調度，在PLC中加入針對慢連續量的過程控製並不困難。反過來，針對慢連續量的過程控製計算機，改成周期循環掃描並加入大量開關控製卻是力不能及的。第二個是大中型PLC中普遍采用了多微處理機結構進行多道處理。例如西門子的S5-155U，S5-153U內最多配置4個CPU加一個協處理器德州儀器公司的T1565可編程控製器最多可裝入8台MC68000的處理器，這使得PLC不僅速度快，而且可以獨立各自處理不同問題，也可分解協調，共同處理非常複雜的問題。第三個是PLC配置著大量內含CPU的智能模板，有些專用於PID控製，有些用運動控製，有些用於高速記數，有些用於聯網通信，他們采用模塊結構，通過背板並行總線連成有機的整體，所有這一切為PLC在裝置一級實現三電一體奠定了堅實的基礎。當然從目前看，PLC在裝置一級的三電一體化並不是很完善的，複雜過程控製還欠缺一些，運動控製能力也還不全麵，這些都有待於進一步開發。盡管如此，在裝置一級實現三電一體化本身，使得PLC在競中居於強有力的地位。

       二、PLC網絡的性能價格比高PLC網絡經過多年的發展，已成為具有3~4級子網的多級分布式網絡。加上強有力的工具軟件，使他成為具有工藝流程顯示、動態畫麵顯示、趨勢圖生成顯示、各種報表製作的多功能的係統，在MAP規約的帶動下，可以方便地與其他網絡互聯。所有這一切是PLC網絡成為CIMS係統非常重要的組成部分之一。

       若把PLC網絡與其他工業局域網比較，從功能上看，PLC網絡並沒有什麼特別之處，他的特別之出在於：PLC網絡具有較高的價格比。我們知道DCS係統具有優良的通信子網。但是為了取得網絡的高可靠性，DCS係統普遍對通信網絡采用1∶1冗餘措施，這包括通信信道的1∶1冗餘、通信接口的1∶1冗餘，還包括通信係統發生故障時，對故障檢測及自動切換到備用子網的裝置。諸如此類，導致盡管DCS係統性能優良，單價格也非常昂貴，性能價格並不很高。

       PLC網絡則不同，一般在網絡級它不搞1∶1網絡冗餘，僅在關鍵部位選用冗餘結構的PLC。這樣一種處理方案，在價格上將大大低於DCS係統是不言而喻的。在可靠性上是否一定低於DCS係統呢？其實也不一定。由於PLC集三電於一體，使其本身具有很強的自治性，它對PLC網絡的通信速度要求比較低，需要通過網絡交換的數據量相對比較少，這使得PLC網絡變的比較簡單。而DCS係統在網絡一級實現三電一體化，他對網絡通信速度的要求比較高，需要通過網絡交換的數據量比較大，這使得DCS係統的通信網絡比較複雜。簡單通信網絡的可靠性總比複雜通信網絡的可靠性容易保證。從這個角度看，PLC網絡盡管沒有1∶1冗餘，可靠性也未必低 。更何況PLC本身具有良好的自治性，在關鍵場合又選用PLC冗餘結構，這樣即使PLC網絡發生故障，仍可維持生產進行。

       正是由於PLC網絡具有較高的性能價格比這一特點，使他倍受用戶歡迎，在中小企業的自動化系统中向DCS提出了嚴格挑戰。三、PLC的高可靠性大家都知道，PLC是一種具有很高可靠性的控制