PLC技术面临的编程语言挑战及工业4.0机遇

   在PLC的选择上，用户经常会碰到所谓日系和德系的区分，在高校的自动化专业教学中，也是分西门子和三菱两种机型进行教学。两者的区别就在于，日系的PLC编程软件短小精悍，且基本以梯形图编程为主，对于初学者，尤其是电工从业者来说，入门简单，应用方便；而德系的PLC，以西门子博途编程软件为例，它占用空间巨大，但系统严谨，功能强大，可以使用高级语言编程。无论是哪一种，都在IEC61131标准中得到了规范。该规范是将信息技术领域的一些先进的思想和技术引入工业控制领域，如软件工程、结构化编程、模块化编程、面向对象的思想以及网络通信技术，弥补和克服了传统控制系统开放性差、兼容性差、应用软件可维护性差以及可再用性差等弱点。对于符合这一标准的控制器，即使它们由不同制造商生产，其编程语言也是相同的，其使用方法也是类似的，因此，工程师们可以做到“一次学习、到处使用”，从而减少了企业在人员培训、技术咨询、系统调试和软件维护等方面的成本。

   西门子PLC的高级语言（即SCL语言）编程时，主要用IF...THEN、CASE...OF...、FOR、WHILE...DO、REPEAT...UNTIL等语句去构造条件、循环、判断这样的结构，在这些结构中再添加指令，去实现逻辑判断。所有程序的编写都是在纯文本的环境下编辑，不像梯形图那么直观，但应用起来非常灵活，这也是目前主流PLC支持的编程语言和IEC61131-3规范。以伺服控制为例，根据输入的距离计算伺服电机的脉冲数，并根据反馈的脉冲数计算实际的距离，其数学计算简单且易表达，但用梯形图来描述，估计要一个屏幕，恐怕还不够，这时采用IEC61131标准的高级语言就可以很轻松地来编程，无论浮点数计算，还是跟梯形图共用，都非常容易上手。

   PLC的变化除了编程语言更简洁之外，还在于工业4.0带动下通信模式的改变。尽管PLC的通信系统可以通过ProfiNet、CC-Link、DeviceNet等组网构成更加复杂的控制系统，但与周边的一些设备却格格不入，比如条码扫描器、RFID阅读器、温度传感器、湿度传感器、工业摄像机等。工业4.0的前提是数据采集，无论是企业车间现场的生产物资管理，还是车间现场的设备管理，其数据都需要融入到MES系统中去，这样才能为企业的生产制造、仓储、物流运输、销售管理、售后服务得以全面实现数字化管理提供了强大的硬件基础。

   因此，很多第三方企业与PLC厂商合作，为PLC控制器用户提供整套的物联网服务，助力制造业厂家迈入“工业4.0”时代。也有PLC厂商直接推出自带物联网功能的PLC，通过内置的功能块，直接实现数据接入，实现设备管理，维修工单管理、远程售后、大数据分析等功能。

   摘自《自动化博览》2020年4月刊