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國(guó)產(chǎn)PLC近年來(lái)得到了巨大的發(fā)展，隨著競(jìng)爭(zhēng)的深入，中小型PLC陷入了同質(zhì)化、低價(jià)格的惡性競(jìng)爭(zhēng)中，促使各廠商的PLC向網(wǎng)絡(luò)化、高性能、多功能、小型化、操作簡(jiǎn)易化、專用化等方向發(fā)展。嵌入式PLC順應(yīng)PLC面向行業(yè)專用化發(fā)展趨勢(shì)而生。在科技部攻關(guān)引導(dǎo)項(xiàng)目的支持下，2005年黃石科威公司聯(lián)合華中科技大學(xué)在EASYCORE1.00核心芯片組中加載了嵌入式PLC系統(tǒng)軟件，開(kāi)發(fā)了嵌入式PLC。

嵌入式PLC的發(fā)展現(xiàn)狀

嵌入式PLC是指在特定的控制裝置中實(shí)現(xiàn)PLC編程語(yǔ)言的解釋、執(zhí)行，使特定裝置在自身專用功能的基礎(chǔ)上具有PLC的基本功能。也有一些人把伺服變頻驅(qū)動(dòng)器或HMI或其它設(shè)備內(nèi)嵌PLC的功能，歸類于嵌入式PLC。更多業(yè)界人士認(rèn)為，采用嵌入式SoC（片上系統(tǒng)芯片）和嵌入式RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)PLC功能，并能用符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言進(jìn)行編程，才叫做嵌入式PLC。這類嵌入式PLC與前面那種嵌入PLC功能設(shè)備的根本區(qū)別在于，前者獨(dú)立承擔(dān)PLC功能，并按需融入其它相關(guān)功能。

嵌入式PLC的優(yōu)勢(shì)在于，首先它十分有利于發(fā)揮我國(guó)自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展的兩大特點(diǎn)：有相當(dāng)雄厚的為機(jī)電設(shè)備配套的市場(chǎng)基礎(chǔ)，并擁有足夠的、性價(jià)比全球最優(yōu)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)隊(duì)伍。完全可以以最低的成本、較高的質(zhì)量，并按客制化的要求設(shè)計(jì)、生產(chǎn)為機(jī)電設(shè)備配套的嵌入式PLC來(lái)代替通用PLC。

同時(shí)，嵌入式PLC的硬件、軟件、人機(jī)界面、通信等各方面的功能設(shè)計(jì)靈活，易于剪裁，更貼近各種檔次的機(jī)電設(shè)備的要求。SoC芯片、嵌入式操作系統(tǒng)與符合EC61131-3編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)的編程環(huán)境等優(yōu)勢(shì)，使得其在市場(chǎng)上很容易找到。

再次，全球和國(guó)內(nèi)PLC市場(chǎng)的大部分份額，長(zhǎng)期被國(guó)外幾個(gè)著名品牌所壟斷。發(fā)展民族品牌PLC，如果走通用型PLC的路子，需要很大的資本投入、長(zhǎng)期的品牌積累和技術(shù)沉淀，多年事實(shí)證明難有較大的成效。從嵌入式PLC這個(gè)方向切入，可以快速打造一片新天地，搶占一定的國(guó)外市場(chǎng)。

目前國(guó)內(nèi)的嵌入式PLC技術(shù)已有了長(zhǎng)足的發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是基于PLC和HMI的一體化嵌入式PLC軟件平臺(tái)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家中得到發(fā)展和應(yīng)用，相關(guān)的產(chǎn)品也在不斷進(jìn)入市場(chǎng)。

二是基于PLC和運(yùn)動(dòng)控制器的一體化嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，此類產(chǎn)品將PLC的邏輯控制功能與運(yùn)動(dòng)功能相結(jié)合。

嵌入式PLC的發(fā)展趨勢(shì)

嵌入式PLC的角色定位永遠(yuǎn)是設(shè)備和自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制器，嵌入式PLC應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展會(huì)圍繞智能制造、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、安全與能源管理等多方面展開(kāi)。

由于它將控制的是具有感知、決策和執(zhí)行功能的智能制造設(shè)備，那么未來(lái)嵌入式PLC應(yīng)該具備品種更廣泛的感知設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備的接口，具備執(zhí)行更強(qiáng)大的智能算法和更復(fù)雜邏輯控制的能力，還應(yīng)該具備更高效運(yùn)行的通信能力。未來(lái)嵌入式PLC作為直接與生產(chǎn)過(guò)程打交道的控制器，還要負(fù)責(zé)將最基本的生產(chǎn)信息上傳給上位管理系統(tǒng)，并接收上位管理系統(tǒng)發(fā)來(lái)的指令和數(shù)據(jù)。嵌入式PLC在智慧工廠所要求的硬件橫向集成和信息縱向集成中發(fā)揮關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的作用。

與此同時(shí)，嵌入式PLC在大量獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械設(shè)備上，除了基本的邏輯控制功能外，還需要增加一定的運(yùn)動(dòng)控制功能，最好還具有感知周圍環(huán)境、調(diào)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備健康監(jiān)測(cè)和無(wú)線遠(yuǎn)程維護(hù)的功能。

所以相對(duì)應(yīng)的，嵌入式PLC基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展肯定會(huì)圍繞CPU、軟件、通信等方面來(lái)展開(kāi)。

從硬件資源的角度看，以更低成本、更低功耗、更小尺寸的高性能CPU芯片處理日益復(fù)雜的功能，這肯定是PLC未來(lái)發(fā)展的追求。

面對(duì)復(fù)雜的智能運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理，PLC控制系統(tǒng)需要一個(gè)統(tǒng)一的、智能的嵌入式PLC軟件工程平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)能夠提供：

（1）圖形組態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)連接。

（2）帶聯(lián)機(jī)調(diào)試的智能邏輯分析功能，實(shí)現(xiàn)快速無(wú)差錯(cuò)編程。

（3）第三方代碼自動(dòng)生成PLC代碼，例如，采用MATLAB/Simulink、Stateflow、SinScape等專業(yè)仿真軟件工具建立的機(jī)械模型，能傳遞到嵌入式PLC的工程平臺(tái)進(jìn)行機(jī)械行為的仿真，最終由于工程平臺(tái)支持這些模型的全自動(dòng)代碼生成，得以完成這樣復(fù)雜的由虛擬到實(shí)際的過(guò)程。

（4）系統(tǒng)診斷功能，無(wú)需進(jìn)行任何編程就能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的web瀏覽器直接進(jìn)行存取，還易于與用戶的顯示設(shè)備（如平板電腦、智能手機(jī)等）集成。

嵌入式PLC要將制造信息無(wú)縫、高效地垂直集成至各個(gè)調(diào)度、監(jiān)控和管理系統(tǒng)，需要打通一個(gè)穩(wěn)定、高效的通信鏈路。可喜的是，2009年OPC基金會(huì)和PLCopen這兩個(gè)非盈利的國(guó)際組織將各自的技術(shù)組合成一個(gè)獨(dú)立于制造廠商的信息和通信架構(gòu)平臺(tái)，聯(lián)合建立了基于IEC 61131-3的OPC UA信息模型。如今像3S和KW這樣的基于IEC 61131-3的編程平臺(tái)公司，已經(jīng)開(kāi)發(fā)、測(cè)試了PLCopen/OPC UA信息模型，并集成到他們的IEC 61131-3運(yùn)行系統(tǒng)中。更值得注意的是，嵌入式OPC UA基于一個(gè)極具吸引力的輕型結(jié)構(gòu)，運(yùn)用高效的二進(jìn)制通信協(xié)議完成了最小的OPC UA實(shí)現(xiàn)，這就為嵌入式OPC UA進(jìn)入嵌入式操作系統(tǒng)（包括專用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）奠定了基礎(chǔ)。愛(ài)爾蘭的軟件公司Embedded Labs已經(jīng)把OPC UA嵌入到低價(jià)的ARM7和ARM9芯片中。 據(jù)OPC基金會(huì)估計(jì)，到2020年，將會(huì)有5000萬(wàn)個(gè)嵌入式OPC UA的設(shè)備，其中當(dāng)然包括數(shù)量可觀的嵌入式PLC。

結(jié)束語(yǔ)

嵌入式PLC是工業(yè)制造裝備的核心部件。高端裝備制造業(yè)（智能機(jī)器、機(jī)器人）是國(guó)家重點(diǎn)支持的行業(yè)，隨著《中國(guó)制造2025》規(guī)劃的推出，機(jī)械工業(yè)成為我國(guó)工業(yè)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)，年均增長(zhǎng)率將超過(guò)20％。嵌入式PLC迎來(lái)了歷史發(fā)展的新機(jī)遇。

產(chǎn)品鏈接

黃石科威自控有限公司致力于嵌入式PLC產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)，在嵌入式PLC的研究上一直走在國(guó)內(nèi)的前列，早在2005年就開(kāi)發(fā)出EASY嵌入式PLC軟件平臺(tái)，該平臺(tái)具有開(kāi)發(fā)通用、專用PLC的基本功能，支持CANBus現(xiàn)場(chǎng)總線、通用HMI、組態(tài)軟件包。

基于EASY嵌入式PLC軟件平臺(tái)，公司先后開(kāi)發(fā)了一系列面向特定行業(yè)的客制式嵌入PLC。

（1）面向紡織機(jī)械的客制式PLC

該產(chǎn)品具備基本的PLC功能，同時(shí)支持CANBus總線，具有接入因特網(wǎng)功能，使用自適應(yīng)分頻算法，實(shí)現(xiàn)紡織機(jī)械的高速、高精度、實(shí)時(shí)控制。

（2）面向包裝機(jī)械的嵌入式稱重PLC

該產(chǎn)品將高速、高精度模擬量硬件采樣技術(shù)及高精度軟件數(shù)據(jù)處理技術(shù)通過(guò)二次加載技術(shù)嵌入EASY嵌入式PLC軟件平臺(tái)中，具有PLC梯形圖語(yǔ)言功能和高精度的數(shù)據(jù)采樣處理功能，實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械的高速、高精度動(dòng)態(tài)稱重。

（3）面向運(yùn)動(dòng)控制的多軸嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器

該型P L C 不僅具有基本的P L C 功能， 而且基于I E C61131-3標(biāo)準(zhǔn)，遵循PLCopen的相關(guān)規(guī)范，開(kāi)發(fā)出了面向大多數(shù)運(yùn)動(dòng)控制模型的功能塊，可以實(shí)現(xiàn)電子齒輪，電子凸輪，追剪，滾切等各類控制模型系統(tǒng)，特別是對(duì)于工位型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)非常明顯。

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年6月刊