發布日期：2022-07-14 點擊率：19
菲尼克斯電氣耗資近千萬歐元，動用了幾百號研發人員，花費了五年多時間開發出全新的工業自動化控制系統PLCnext，在2017年SPS紐倫堡自動化展首次正式亮相，成為展會最大亮點。
杜品圣 博士
菲尼克斯電氣中國公司 工業4.0大使
想了解菲尼克斯電氣為什么要大力開發PLC新一代工業系統，就必須要了解工業自動控制系統的發展和科技發展的關系。17世紀英國哲學家弗朗西斯·培根說過“讀史使人明智”。PLC技術的發展至今也有幾十年的歷史了，既然我們在談論PLCnext，不妨也回顧一下PLC技術發展的歷史，從而更好地理解PLCnext存在的必然性。今天，我想從科技發展的角度結合自己的從業經歷，跟大家聊一聊為什么說科技的發展是PLCnext技術發展的源泉。
上世紀70年代，我參加了安徽拖拉機廠的數控機床車間的調試，那是我第一次接觸到控制器。當時采用的是由繼電器組成的順序控制系統，通過繼電器的常開觸點和常閉觸點、延時斷開、延時閉合觸點、接觸器等功能的組合，形成系統所需要的邏輯功能，所有操作和邏輯關系都是由硬件完成的，我們的任務就是按照梯形圖所示的控制系統連接導線。但在實際整機調試時卻總是困難重重。接線是正確的，邏輯是合理的，但是受繼電器機械接觸點的壽命和可靠性的限制，控制系統常常會出錯。70年代中期，由于半導體的發展，這種順序控制器就被所謂的矩陣式順序控制器淘汰了。
后來，我被分配到了上海工業自動化儀表研究所。在老工程師們的帶領下，參加了當時很流行的矩陣式順序控制器的研發工作。當時我們主要采用分立元件和晶體管、晶閘管等半導體元件代替繼電器，形成無觸點順序邏輯控制電路，順序控制信號的變換主要依靠二極管矩陣來完成，程序設計通過在矩陣板上插焊(或插接)二極管來實現。矩陣有程序存儲的作用和一定的邏輯運算能力。工藝改變時，可以變換矩陣板上二極管的插焊位置，因此矩陣式順序控制器具有通用性和更改程序的靈活性。當時的控制方法有邏輯組合式、時序式(計數單元)和步進式(觸發器、移位寄存器等組成環行計數器)三種。邏輯控制系統的功能大大增強，使用壽命也大大提高。
可惜的是由于邏輯組合式控制器對時間順序有嚴格的要求，但是半導體尤其是二極管的導通和關閉時間不一致，溫度的變化也會影響二極管的導通時間。我們當時采用了DTL，TTL，MOS技術的二極管，而導通與關閉時間的不一致常常產生邏輯上的誤動作，造成控制設備的誤動作，其可靠性和一致性都非常差。
好在80年代小型民用計算機出現，人們開始試圖直接用小型計算機來實現工業控制，但由于價格昂貴，沒有足夠的輸入、輸出電路，編程技術又相當復雜，因而也沒能得到推廣和應用。但是如何開發一種將計算機與繼電器控制系統結合起來，并且設計周期短、更改容易、接線簡單、成本低廉、編程方便，同時系統通用性強的新型可編順序控制器，則成為當時控制工程師們的主要任務。
在上世紀80-90年代，中國工業控制領域偏重于過程控制，引進了許多過程控制的DCS系統和軟件。國內的自動化控制專家們如新華、中控、和利時等公司，通過研究學習這些系統，開發了屬于自己的小型DCS系統，為自主開發的DCS控制系統在中國的發展打下了基礎。然而在開發可編順序控制器方面，我們的投入卻相當少。在80年代中期，我國基本上還處于采用繼電器或矩陣式順序控制器的狀態。因此，我國的PLC控制系統80%以上仍然采用國外的系統。
1984年，我出國攻讀自動化控制博士學位，在導師的指導下，與德國的工業、企業界進行了廣泛而深入的交流，對當時德國技術的先進性感到非常詫異。當時德國工廠的自動化技術已經達到了很高的水平，PLC(Programmable Logic Controller)可編程序控制器已得到了廣泛應用。可編邏輯程序控制器采用了計算機功能，不僅用邏輯編程取代硬接線邏輯，還增加了運算、數據傳送和處理等功能，實際上是一個小型計算機工業控制裝置。同時，為了達到小型化以及工業化，小型計算機的功能做了很大的簡化，強化了邏輯控制、順序控制和輸入輸出模式的功能，故稱為可編程序控制器。當時，80-90%的單機自動化、自動化流水線、工廠自動化都采用了PLC控制系統。
之后，隨著通訊技術以及PC技術的不斷發展，PLC控制器也不斷發生新的變革。值得一提的是，在這場PLC技術變革的戰役中，菲尼克斯電氣大膽創新，作為時代的弄潮兒，在國際上首創了INTERBUS總線技術和產品，菲尼克斯電氣也從一個專業生產連接器的公司成功升級為自動化技術和產品的提供商，真正實現了企業的變革和升級，為企業的發展樹立了新的里程碑。無獨有偶，當前在工業4.0的旗幟下，菲尼克斯電氣集團再次抓住機遇，制定了數字化企業的升級戰略，實現了企業的新變革。這決不是巧合，而是菲尼克斯企業文化的根本體現。
PLC經歷了多次變革，如現場總線、基于PC的PLC控制器、工業實時以太網。這些技術被PLC系統融合并采用，形成了“現場層、控制層到管理層”完整的金字塔PLC自動化控制體系。講到這里，我們可以回歸本源了，即“讀史明智”。通過回顧以上的歷史，我們能夠得出什么樣的結論呢?主要是以下三點：PLC的變革與科學技術的發展是分不開的;這種變革是持續性、積累性和繼承性的;PLC的創新性還在于消化、吸收和跨界應用技術的發展。下一期，我將就此內容與大家進行深入具體的探討，敬請期待。
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