我与PLC的缘分

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剑指工控的读者集聚在“工控人”的大旗下，但好像搞PLC的居多，而搞DCS、仪器仪表的人偏少，所以他们有此质疑声不足为奇。在年轻人的圈子里，哪见过七老八十岁的人也混迹其中？

但话说回来，PLC进入中国有超过四十年的历史了，他们不了解也不足为奇。想想四十年前，这帮老头也还能算是半个年轻人，现场编程、仪表调试的活还该他们出力呢！

对设计院来说，涉及自动化的专业主要有两个：一个是电气，一个是自控（在有的行业，这个专业可能称为仪表、热控）。涉及自动化的控制设备主要有两个：一个是PLC，一个是DCS。除了少数场合外，在冶金行业的惯例是PLC归电气专业选用，DCS归自控专业选用。所以上世纪八九十年代，常常可以看到一个控制室有两拨人操作，一拨管DCS，一拨管PLC。后来提倡控制系统一体化，集中操作，要么用DCS，要么用PLC。这种情况下，有的是两个专业争，谁都想干控制系统；有的是两个专业推，谁都不想干控制系统。

我是自控专业，所以相对熟悉DCS。但对PLC，我只能说有点缘分。

先大话一下PLC的历史吧 据说是1969年美国DEC公司研制出世界上第一台PLC，应用于美国通用汽车公司的生产线上。而在这之前，各类顺序控制、时间程序控制先后采用过继电器、半导体逻辑元件等，不但体积大、可靠性差、需硬接线，而当生产线产品变换时，上述控制设备的程序、硬接线都要修改，相当于一切从头来。而PLC的问世改变了这一切，程序可能有点修改（但可以事先编制好，需要使用时下载），但硬接线无需改动，所以迅速得到普及推广。大约在上世纪70年代后期，随国外引进工程配套的PLC进入中国，当时的上海宝钢一期工程中有多项工程引进了十几种机型约200多台套，用于原料码头到高炉、轧钢、钢管等整个钢铁冶炼以及加工生产线上，取代了传统的继电器逻辑系统。后又在宝钢的二期三期工程中使用了国外多个厂家三十几种机型计六百多台套的PLC。在广西玉柴机器厂的柴油机生产线中也引进了近二百台套罗克韦尔自动化公司的PLC。1982年，天津自动化仪表厂首家引进美国莫迪康(MODICON)公司的PLC，后国外的厂家也开始来中国推销PLC。资料介绍中国在1974年研制出第一台PLC，但实际上，这只是一台采用位式微处理芯片的可编程顺序控制器，并未投入实用。1977年，采用美国MCI4500集成芯片后，研制出的PLC才批量生产并应用于工业生产。最早研究与开发的厂家、科研单位推出的产品有中科院自动化研究所的LC-0088、北京联想计算机集团公司的GK40、上海机床电器厂的CKY40、苏州计算机厂的Yz-PC-0001DENG等。近年来国产PLC的主要厂家有浙江中控GCS系列的G5中大型混合控制系统/G3分布式控制系统、无锡信捷电气的XC/XD/XL/XG/XS/CCSD、南大傲拓的NA600/NA400/NA200及湖北黄石科威、安控科技、上海正航电子科技、深圳汇川技术、深圳英威腾、北京和利时等一大批公司。以和利时公司为例，有大型LK/小型LE系列两大PLC产品线，LK系列大型PLC满足离散自动化和过程自动化行业中大规模应用需求，产品已经在轨道交通、电力、石化、冶金、精细化工、市政水处理、供热、能源、煤炭等行业广泛应用；LE系列小型PLC产品也已经在机械装备、印刷机械、包装机械、建材机械、滚塑机、矿用设备、中央空调、燃气发电、恒压供水、城市供热管网等、城市管廊行业广泛应用。

02初识PLC

在上世纪70年代后期，随国外引进工程配套的PLC进入中国，我在昆明工作，信息相对闭塞，但1982年，当时的冶金部在北京举办了一次PLC培训班，我院电气专业工程师参加了。1983年初，我院邀请代理美国德州仪器公司（TI）可编程序控制器产品的北京机械部自动化研究院的专家来昆明介绍PLC。1984年，在我院设计的昆明焦化制气厂的工程设计中，我们就选用了美国德州仪器公司中大型可编程序控制器PM550和小型可编程序控制器5TI。其中，PM550不仅具有逻辑控制功能，开关量最多可接入256点输入、256点输出，还具有PID回路控制功能，可实现最多16个PID回路控制功能。虽说当时还是上世纪80年代中期，但我还是能接受控制系统一体化的观念，在国内较早将我从事的自控专业与电气专业合作，选用一套PLC实现整个焦化厂的电气、自控两个专业的监控。由电气专业承担PLC的总体和开关量部分工作、我负责模拟回路、模拟量部分的工作。1986年焦化制气厂进入试车调试阶段，我院负责可编程序控制器PM550的现场编程、调试、投运工作。当时编程设备是一台VPU200显像式编程器。编程器及控制器随机带来的资料都是英文的，我提前几年自学的英文也派上用场，编程器的英文资料都是我翻译的。程序部分涉及电气、自控两个专业，自控部分也是我编写的程序，这个程序是采用逐项填写表格的方式，即填写回路编程工作单进行，然后在梯级图编写的程序中安排一段调用工作单的子程序即可（见图1）。

图1 PID回路工作单 当时还用了一台德州仪器公司5TI小型可编程序控制器，相对小巧，我就可以在宿舍里先学习编程，然后按工艺要求编程并采用模拟器进行调试。图2中调试的设备分别是5TI小型可编程序控制器、编程器、模拟器。

图2 在德州仪器公司5TI PLC安装到现场之前，我先进行编程及调试（那个时候还算年轻吧！）

在这项工程实施结束后，我先后发表了几篇论文：PM550可编程序控制器在焦化厂配煤中的应用（燃料与化工，1988.03）；PM550可编程序控制器的回路控制功能和应用（有色金属设计，1989.02）；物料累积量运算的PC软件开发（工业仪表与自动化装置，1990.03）

03开发产品

由于有了深入接触PLC的机会，对PLC的功能及程序编制有了一些了解，也会经常思索什么场合会用到PLC的这些功能。当时我是昆明焦化制气厂的工程设计自控专业负责人，由于设计选用的仪表以西安仪表厂引进的横河I系列盘装仪表和罗斯蒙特公司1151变送器为主，使用情况较好，但有一类仪表几乎每个工序都在使用，但故障率很高，这就是闪光信号报警器。当时选用的是采用晶体管电路、集成电路的国产八回路报警器，一般用上三五个月就会有一两个回路出现故障，而用上一年，这台报警器就要报废了，心里刚到非常恼火，一直在考虑怎么办才好。工程设计出现问题，一定要带着问题去看资料、思索并深入研究。所以在当时，向N个闪光信号报警器的生产企业发信，索取资料，一共收到二十几个厂家的信函和资料的回复。然后静下心来，一本一本资料查看、汇总，写出了一篇文章：“闪光信号报警器的现状和发展”（自动化仪表，1991.01）。介绍了现状、列出国产闪光信号报警器的各种报警功能、引进的美国罗切斯特报警器的报警功能及其程序框图、对闪光信号报警器的产品开发的建议。图3、图4分别为常规报警器功能及高端的SA F3A程序报警器功能。看了图4，就知道SA F3A程序报警器功能复杂，能从几乎同时报警的多个报警信号中识别最先报警的信号（即首出信号）。

图3 常规报警器功能

图4 SA F3A程序报警器功能 做了这项工作后，有一个思路在脑海里形成：闪光信号报警器的报警程序就是一个开关量的逻辑判断，通过对开关量输入信号的判断是否符合报警条件，符合则通过开关量输出灯光信号、音响信号。再想想PLC，开关量的逻辑判断它最擅长，报警程序的编写应该没有问题。剩下的就是经济性了，PLC只用来报警，大材小用，经济上合算吗？用当时市场上见到的进口或引进的PLC肯定不合算。 在昆明召开的一次技术交流会上，看到当时国内最早生产PLC的苏州计算机厂生产的小型PLC，型号是YZ-PC-001A，我们就签合同买了他们的产品，他们也将带到昆明的一台实物PLC留下来（有CPU板及48点DI、16点DO）让我们试用。同时留下的还有编程器和一台信号模拟器（上面有一排钮子开关和一排信号灯，钮子开关模拟开关量输入信号，信号灯模拟开关量输出信号）。 有了一台PLC，再加上一台模拟器，我就如鱼得水，可以认认真真地学好这台PLC了。首先根据随机带来的样本、编程手册先学习它的每一项功能、做手册给出的功能例题，让你实际了解这种小型PLC的各种功能。花了一个星期，基础学习算结束了，我就开始实施我用PLC来实现闪光信号报警器的报警程序的编程工作。编程工作是先按4个报警输入点的程序编制，以后需要8、16、24、32、48点的报警，无非是将4点的程序重复使用即可。我将我归纳出的10个现有报警程序全部编制完成后，又一个一个在模拟器上实际演示，证明程序编制正确。这种新型闪光信号报警器不仅工作可靠（具有PLC的可靠性，而且可由用户选择何种报警程序，也可日后按需要更改选用另一个报警程序），其价格远低于引进产品，与国内8点闪光信号报警器的价格相当。该产品研制出来后，先后转让给贵阳永青示波器厂、昆明金鼎电源成套设备厂。生产的产品被评为云南省省级新产品，并先后在昆明焦化制气厂的二期工程设计及其他工程项目中采用了数十台。下面列出的是替代常规闪光信号报警器的功能（带信号记忆、自动复位功能）的梯级图程序（见图5）及最复杂闪光信号报警器的功能（带信号记忆、首出显示、首出复位、自动复位功能）的梯级图程序（见图6）。

图5 常规报警器功能的梯级图程序

图6 SA F3A 程序报警器功能的梯级图程序

工作告一段落后，我又发表了有关闪光信号报警器的几篇论文：微机多功能闪光信号报警器（有色金属设计，1991.04）；信号闪光报警功能的开发（工业仪表与自动化装置，1992.06）；复杂信号闪光报警功能的PC程序编制（昆明工学院学报，1993.06）；有回铃功能的信号报警器PLC程序编制（自动化信息，1999.02）。

04又遇OPLC

2003年，昆明康德尔公司从以色列的Unitronics公司买入一批OPLC（Operator panel and Programmable Logic Controller，带操作员面板的PLC），即一种小型PLC，它将PLC的HMI人机接口与PLC整机（包括CPU和I/O卡）合成一体（见图7）。

图7 Unitronics公司的M90/M91 这个可以放在掌心的袖珍形设备内集成了14～24个I/O点的微型PLC和一个带键盘的操作显示面板，因而被称为All-in-One(集成一体化)。在操作显示面板上我们可以看到有一个LCD液晶显示器，它是一个可以最多显示1行或2行16个字符（带背光）的文本显示器。在操作显示面板下面有15个密封隔膜按键，通过键盘可对M90/M91进行信息通信并修改现有数据。主机本身可带的I/O点数从14点到24点；加I/O扩展模块后，可连接最多8个I/O模块，可扩展最多64个I/O点；多达63台M90/M91可通过总线连接成一个网络。部分型号可接受1～2个模拟量输入信号，1个模拟量输出信号，可实现PID回路控制。带RS232串行端口，支持GSM功能。在PC机上进行梯级图编程、操作显示面板编程。OPLC体积小巧、价格低廉、功能丰富。特别适合于随小型设备配套的PLC采用。特别新潮的是，它还配有无线发送和接收含固定文本和变量数据的SMS短信息功能。我一方面感觉它价格更低，更适合用作闪光信号报警器的主机，另一方面我对具有SMS短信息无线传输功能更感兴趣。

研究OPLC的过程中，先后发表了以下内容的文章：M90/91微型OPLC（PLC&FA，2004.02）；带HMI的微型可编程序控制器的发展（世界仪表与自动化，2004.08）；手机短信息业务和远程监控系统（自动化博览，2004.04）；西门子公司C7系列一体化PLC，（工控自动化，2005.03）；PLC还是智能继电器（控制工程-中国，2007.04）；超微型一体化PLC的应用（PLC&FA，2010.12）。

由于初步接触了无线发送和接收的SMS短信息功能，所以当2007年以后流程行业无线技术的WirelessHART、ISA100.11a问世后，我就很快接受了这项技术，便又开始我新的研究课题：流程行业无线技术 。

05结束语

作为自控专业设计人员，PLC虽然不算是我的主要业务，但这么多年来，断断续续还是接触它、学习它，看资料时也挺关心它。思前想后，与PLC密切相处了四十年，伴随PLC技术飞速发展，我也不断成长，取得一些进步。

这个过程可以用一句话来总结：

我与PLC还是有缘分的！

作者简介

方原柏：湖北黄冈人，昆明有色冶金设计研究院电气自动化分院教授级高级工程师，衡器、自动化仪表、冶金自动化、仪器仪表用户、仪器仪表与自动化等杂志编委，昆明仪器仪表学会理事长，中国衡器协会技术专家委员会顾问，主要从事仪器仪表、控制系统的应用研究，曾出版“电子皮带秤的原理及应用”（1994年，冶金工业出版社）、“电子皮带秤”（2007年，冶金工业出版社）“流程行业无线通信技术及应用”（2015年化学工业出版社）、“有色金属生产过程自动化”（2015年，人民邮电出版社）四本专著，发表论文300篇。

​2021广西职业院校技能大赛开打

中国教育报-中国教育新闻网讯（通讯员 曾严 唐迪 记者 柯进）近日，由广西壮族自治区教育厅主办、广西现代职业技术学院承办的2021年广西职业院校技能大赛（高职组）“机电一体化”和“机器人系统集成”赛项分别于3月18日、20日在广西现代职院举行。

在“机电一体化”赛项的角逐中，广西现代职院机电工程系黄仕珍、邓广、廖琼章老师指导的参赛选手覃文剑、袁金旺代表队最终以总分第一名的成绩捧得一等奖，实现该项赛事三连冠。在“机器人系统集成”赛项的激烈角逐中，由广西现代职院机电工程系涂翔宇、岑土恩老师指导的参赛选手廖远扬、潘路、肖宇代表队以总分第一名的成绩再次拿下一等奖，实现该项省赛两连冠。

据悉，“机电一体化”赛项比赛内容包含机电一体化设备单元的设计、绘制电路的控制原理图、机械安装、线路连接，单机PLC编程等的检测，要求选手准确判断并除故障、完成触摸屏组态、系统网络通讯设置与编程、系统优化编程与调试，实现系统整体运行。“机器人系统集成”赛项以汽车行业轮毂零件的生产制造为背景，采用机器人系统集成技术完成制造单元系统的智能化改造，主要考核选手工业机器人技术、数控打磨加工技术、视觉检测技术、物联网技术等核心技术技能和复杂机电设备系统联调的自动化能力,兼顾选手在工业网络及数据归档处理的信息化能力和面对复杂任务要求的分析处理以及解决方案的制定实施能力，展现选手的综合职业素质和创新水平。

2021年广西职业院校技能大赛现场。韩光灿 刘宏壮 摄

作者：曾严 唐迪 柯进

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