振動傳感器 PR6423/00R-010
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互聯網是一個頗具顛覆性和侵略性的思想和體係，從它的誕生之日起短短十多年時間，就跨界打擊多個行業並取得巨大成功。總結起來，互聯網的核心思想就是規模經濟，以規模形成經濟效應，即在初始階段，進行大規模的資本投資，提供滿足基本需求的產品，大規模的發展客戶，以求達到規模經濟性。並在達到規模後就開始多元化批量復制這種規模經濟，形成多元化的規模發展。因為互聯網每新增加一種產品的存儲、營銷等成本可以趨近於零，所以互聯網的這種特質決定了其針對各個行業必然具有天然的侵略性和顛覆性。
在互聯網向工業控制係統領域逐漸滲透之後，誕生了工業互聯網、工業4.0以及工業物聯網等市場營銷概念和體係。這些概念喧囂塵上，一時滿城風雨。喧囂之後可能歸於沉寂，然而來自互聯網的滲透已不可阻擋。
天下大勢，浩浩蕩蕩，順之者昌，逆之者亡。作為工業控制係統從業者，我們應該拋開市場營銷的概念迷霧，去追尋互聯網概念下工業控制係統的技術變革。在這樣的變革時代，工業4.0、智能工廠、工業互聯網等倡導的理念及其技術的實現將不得不在短時間內重新配置，因此需要重新靈活配置工業控制係統的核心設備PLC。如何來靈活配置PLC成為工業互聯網真正實現工業互聯的的背後支撐。因此本文從這樣的角度出發，描述了在工業互聯網時代，工業互聯網的背後核心技術。
壹、工業控制係統的核心PLC
可編程邏輯控制器，英文稱Programmable Logic Controllers，簡稱PLC（本文在後續一律簡稱PLC）是帶有模塊化組件的小型工業計算機，旨在自動化定制控制過程。我理解的控制過程就是通過程序對物理設備進行控制的過程，而這個程序就是通過邏輯表達的形式實現的（梯形圖或其他PLC編程語言）。在PLC內部，將真實物理設備通過一個符號或字符串進行邏輯表示，因此編寫的程序就是對這些邏輯進行編程和組合、循序控制的過程。這個控制過程是可編程的，可自定義的。因此稱之為可編程邏輯控制器（PLC）。
PLC一直在發展中，至今尚未對其下後的定義。國際電工學會（IEC）曾先後於1982年11月、1985年1月和1987年2月發布了PLC標準草案的，二，三稿。在第三稿中，對PLC作了如下定義：可編程邏輯控制器（PLC）是一種數字運算操作電子係統，專為在工業環境下應用而設計。它採用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，並通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制類型的機械或生產過程。可編程邏輯控制器（PLC）及其有關的外圍設備，都應按易於與工業控制係統形成一個整體、易於擴充其功能的原則設計。
在工業控制係統領域內，工業生產環境的物理機器和生產線通常由硬件PLC控制，這也被認為是當前優化的解決方案並以此驅動工業自動化進程多年。為了地理解PLC的目的，讓我們看一下PLC的簡史。
工業自動化在PLC之前就已經開始了。在20世紀早期到中期，工業自動化通常使用復雜的機電式繼電器電路來實現。機電繼電器是一種電子控制器件，它具有控制係統（又稱輸入回路）和被控制係統（又稱輸出回路），當輸入量(如電壓、電流、溫度等)達到規定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器。但是，通過繼電器這種架構制造簡單的自動化所需的繼電器、導線和空間的數量都存在很多問題。一個簡單的工廠控制過程的實現就需要成千上萬的繼電器！如果邏輯電路中有什麼東西需要更改的話，那更是災難性的。
1968年，臺可編程邏輯控制器（PLC）問世，取代了工業生產中復雜的繼電器電路實現的工業自動化控制。開始提出明確想法的是美國通用公司。在1968年的時候他們想要一臺可以取代繼電器控制的裝置。次年，美國數字設備公司為通用公司研制出了臺可編程控制器PDP-14，並且試用成功，這就是上臺PLC。到70年代後期，PLC開始進入快速發展階段，運行速度快速提升，小型化也有實質性的進步。80年代初開始在西方國家廣泛應用，並快速成長，那段時間可謂是PLC的黃金時期。之後又發展了大型機和超小型機。到21世紀，PLC規模不斷擴大，I/O點數增加，多CPU並行工作，大容量存儲，高速掃描等，模塊化、標準化成為主流，成本大幅度縮減，應用更加廣泛。
PLC的設計可以讓熟悉繼電器邏輯和控制原理圖的控制工程師和技術人員能夠輕松編程。其中初始的實現就是梯形圖邏輯，該邏輯被設計用來模擬控制電路原理圖。梯形圖看起來像是控制電路，其中電力從左到右通過閉合觸點來激勵繼電器線圈。
PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸控制係統中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優點，又照顧到現場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是採用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC後，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應用於生產實踐。
而基於這樣的梯形圖邏輯進行編程，只需要根據現場工廠環境的的生產流程對照編程梯形圖邏輯即可，從而實現控制過程的可編程性。這個可編程邏輯控制器（ PLC雖然是可編程的，但是和現今熱炒的軟件定義還是有一些區別，主要在於可編程邏輯控制器（PLC）的可編程性具有的限制條件。即每臺可編程邏輯控制器（PLC）對其進行編程，都需要特定的編程軟件將程序實現之後，通過和可編程邏輯控制器（PLC）通訊來實施終的控制過程程序的上載。可編程邏輯控制器 （PLC）介於傳統硬件設備和軟件定義之間，實現了數據平面的可編程性，但是控制平面並沒有抽離出來實現統一集中控制。
PLC是為了應對機電繼電器復雜的機器控制而開發的。目的是開發更靈活的控制係統，減少機器停機時間，並用這種新設備執行邏輯功能。從PLC開發出來到現在，確實也達到了初設計和開發的目的。PLC已經在工業自動化領域默默奉獻了有幾十年的歷史，即使在對至關重要的應用中，它們也已經實現了對機器進行控制的可靠性。以至於幾乎所有的現代工業自動化的控制器都是由PLC實現，在工業環境下，PLC幾乎無所不能。
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