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智能驅(qū)動系統(tǒng)在優(yōu)化機器配置和性能方面以及幫助實現(xiàn)工業(yè)4.0發(fā)揮著重要作用。由于制造成本上漲帶來的壓力，機器制造商們更愿意應用工業(yè)4.0，使用更先進的機器，從而減少人員開支、縮短開發(fā)時間。

工業(yè)4.0 相關的關鍵字是連接性，即在生產(chǎn)過程中所有參與者之間的連接。即使是還沒有應用工業(yè)4.0的工廠也是如此。

連接性很重要的一點是，組件或系統(tǒng)至少要能與工業(yè)4.0的要求相兼容，當然使用新的組件很容易實現(xiàn)，但是將所有現(xiàn)有的系統(tǒng)都進行替換并保證兼容性并不現(xiàn)實。因此各種設備的開發(fā)必須要能夠提供與工業(yè)4.0 系統(tǒng)的基本連接，而不會影響自動化邏輯。連接性另一個重要的特點是可以與內(nèi)部和外部網(wǎng)絡進行連接和通訊，在整個控制系統(tǒng)中，要能夠快捷和準確地為運行決策制定提供必要信息，因此對于關鍵數(shù)據(jù)的實時性和數(shù)據(jù)總量的要求會越來越大。

基于這種需求，電機驅(qū)動及傳動部分的發(fā)展使制造商可以通過內(nèi)置的技術來配置各種功能，這些技術減小甚至完全消除了對于外部PLC 的需求，這是對上一代只能提供有限功能的傳動所進行的改變。

一、提供高效的控制手段

現(xiàn)代的驅(qū)動系統(tǒng)已經(jīng)足夠的智能化來實現(xiàn)位置位移和速度控制。實現(xiàn)這些功能就像用手機查看電子郵件一樣簡單，并且可以越過PLC直接與整個控制系統(tǒng)和生產(chǎn)信息系統(tǒng)相連。工業(yè)4.0 帶來的另一個期望是，驅(qū)動系統(tǒng)可以獲取機器功能和性能方面的數(shù)據(jù)，并向外界呈現(xiàn)這些數(shù)據(jù)。

例如在一個檢票進出口閘機中，電機驅(qū)動系統(tǒng)可以直接將閘機的速度、位置、是否有異常等信息傳輸給檢票系統(tǒng)，還可以將有人試圖闖關等信息直接傳遞給警報系統(tǒng)等。

圖二 MOTEC出品可直接與檢票系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互的閘機驅(qū)動產(chǎn)品

先進的驅(qū)動系統(tǒng)制造商可以通過內(nèi)置的技術來配置各種功能，標準的變頻柜，這些技術消除了對于外部可編程邏輯控制器（PLC）的需求。例如，目前xin的伺服驅(qū)動包括國際電工技術委yuan會（IEC）61131-3 可編程控制器操作系統(tǒng)。

驅(qū)動器直接與信息系統(tǒng)相連，也增加了系統(tǒng)的實時響應能力，中間不需要PLC在控制指令和狀態(tài)反饋之間進行橋接，這也是工業(yè)4.0 的一個主要方面。去掉了PLC直接進入到驅(qū)動器，可以消除時間間隔，而且優(yōu)化了周期時間和產(chǎn)品的一致性。

現(xiàn)在驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)有了各種先進的工具可供使用，目的是使沒有經(jīng)驗的機器制造商編程人員可以訪問和使用這些功能，因此選擇正確的工具是很重要的。建議使用經(jīng)過試驗和測試過的PLC功能塊，它們可以用在IEC 61131-3 標準下的PLC，甚至可以與梯形邏輯編程合并起來。

例如某駕駛模擬系統(tǒng)，應用了MOTEC集成PLC的伺服驅(qū)動，模擬軟件可直接通過總線與驅(qū)動通信，相較于傳統(tǒng)的PLC，實時性更佳，控制也更穩(wěn)定，而且節(jié)省了成本（圖三）。并且使用梯形圖編程，使習慣于使用傳統(tǒng)PLC的工程師更容易上手（圖四）。

圖三

圖四

二、創(chuàng)建HMI

人機界面（HMI） 是工業(yè)4.0的另一個關鍵組件。過去，在操作員和機器之間創(chuàng)建接口需要中央PLC和總線系統(tǒng)的介入?？偩€系統(tǒng)用于將機器關鍵的設定信息和變量發(fā)送到驅(qū)動上去，并且將診斷信息和機器狀態(tài)信息重新導入到PLC中，然后顯示到HMI上。

雖然現(xiàn)代的總線系統(tǒng)也可以完成這個功能，不過它需要大量的編程工作，并且當驅(qū)動系統(tǒng)中包含所有所需信息時，它可能是不必要的。為解決這個問題， 許多驅(qū)動系統(tǒng)都包含創(chuàng)建HMI所需的所有工具。某些情況下，可能都不需要中央PLC，集成控制功能的驅(qū)動器就可以直接進行本地化的信息讀取。因為驅(qū)動可以使用全范圍的輸入和輸出，以往它們一般會連接到PLC上，通過集成的總線工具和類似于MODBUS協(xié)議等通信標準。

必須控制的關鍵因素是設置和調(diào)試機器所需的時間。 智能驅(qū)動器現(xiàn)在提供了許多工具，可以通過優(yōu)化軸運動和過程同步來減少啟動時間。

這些快速啟動工具的設計讓傳動在機器調(diào)試的前期，甚至在機器控制軟件還沒有安裝到系統(tǒng)中的時候就可以動起來。這樣只使用基本的IT 工具（如移動電話或平板電腦）就可以快速簡單地測試機器的機械性能。

三、有助于維護

智能的驅(qū)動系統(tǒng)可以參與主動維護策略，因為它們在供貨時可以與一套完整的、可以進行關鍵預測性維護功能的關鍵工具整合在一起，將額外的編程工作量降到di。

這個軟件可以實時持續(xù)地監(jiān)控機器性能狀態(tài)以及工藝狀況，包括通過分析溫度變化進行的波形分析，以及檢查是否有反沖、摩擦增加或者過載等。如果出現(xiàn)故障情況，會生成一個代碼并發(fā)送到HMI上。如果發(fā)現(xiàn)關鍵問題需要機器停止運行的，則可以在驅(qū)動器內(nèi)做出決定， 從而da限度地降低生產(chǎn)損失和機器損壞的風險。

四、有助于降低成本

隨著人力成本、原材料價格上漲的因素，加之工業(yè)4.0對于設備的高效性、系統(tǒng)的柔性、可連接性等的要求，設備制造商需要使用越來越多的高性能、多種PLC來進行設備的開發(fā)和制造，這不可避免地造成了設備成本的增加。而內(nèi)置控制系統(tǒng)的傳動產(chǎn)品的出現(xiàn)，將會大大降低傳統(tǒng)制造商對于控制器的需求，同時減小編程的工作量。

工業(yè)4.0為智能傳動提供了增強的處理能力以及改進的功能性，這為制造企業(yè)優(yōu)化編程、生產(chǎn)以及維護帶來了更多機會。在許多情況下對PLC需求都降低了甚至不再需要了，因此可以在更短的時間內(nèi)創(chuàng)建更先進的機器。

PLC編程是一個容易讓工程師們頭tong的問題。本文將從梯形圖邏輯和PLC掃描、BCD碼以及可復用代碼3個方面詳述PLC編程的小技巧。

梯形圖邏輯和可編程邏輯控制器(PLC)的掃描、二進制編碼的十進制數(shù)（BCD碼）、以及代碼復用，是CONTROL ENGINEERING編輯咨詢委yuan會成員Frank Lamb建議在PLC編程時需要多加留心的地方。作為一家自動化咨詢服務公司的創(chuàng)始人，他認為控制工程師們可以從這3個角度來學習PLC的編程要領。

BCD碼是一種十進制數(shù)的二進制編碼，其中每個數(shù)都用特定的位來表示，通常是4位或8位，這與人類計算的方式大不相同。這種割裂會給可編程邏輯控制器(PLC)的用戶帶來困擾。

梯形圖邏輯與PLC掃描

幾乎所有的PLC都以同樣的方式來處理掃描。首先，CPU將物理輸入讀入內(nèi)存表，通常稱為“輸入表”。該表經(jīng)評估后在程序中使用。不同平臺，使用不同類型的寄存器；在每個掃描周期，按照從左向右，從上到下的順序處理邏輯，同時更新寄存器。包括更新輸出表，稍后用其驅(qū)動連接到PLC的物理設備。

為實現(xiàn)各種功能，程序可能會調(diào)用不同的子程序，需要注意的是調(diào)用順序很重要。根據(jù)內(nèi)存寄存器和輸出表的位置，物理輸出duo可能會延遲兩個周期。在任何情況下，從程序調(diào)用處開始執(zhí)行所調(diào)用的子程序，子程序執(zhí)行完畢，回到chu調(diào)用該子程序的主程序，繼續(xù)完成chu的掃描周期。大多數(shù)程序，使用一個初始循環(huán)例程，用于調(diào)用所有其它例程。

然而，也有一些程序是固定周期運行，并不是連續(xù)運行的。不過，這種情況并不常見。大多數(shù)程序的配置，都是以快速度連續(xù)運行。執(zhí)行完所有代碼，評估邏輯，并更新所有表（掃描開始時寫入的輸入表除外），將生成的輸出表或寄存器內(nèi)容寫入物理輸出。

需要花費多長時間？這取決于平臺（處理器速度）、程序代碼量、以及所使用的指令類型。在程序中，程序員有時會使用循環(huán)處理，或者重復調(diào)用同一個子程序。所有這些都會影響PLC總掃描時間。通常，在幫助文檔中都會說明不同指令的執(zhí)行時間，但是并沒有涉及到如何估計執(zhí)行所有代碼所需要的時間。基本上這些說明都太簡單，只能作為參考。

有時，掃描時間可能長達80毫秒。如果掃描時間超過50毫秒（對機器控制項目而言），用戶就應尋求更強大的處理器或使用更高效的代碼。在機器控制項目中，如果掃描時間超過50毫秒，對輸出響應的影響非常明顯；對于過程控制項目而言，這可能不是特別重要。

二進制編碼的十進制數(shù)

二進制編碼的十進制數(shù)(BCD碼)，是一種二進制編碼(通常用4或8位來表示)。對我們?nèi)祟悂碇v，需要在我們的“寄存器”中累加每位，將它們轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，這是上帝賦予人類的編程思考方式。

早在使用觸摸屏之前，7段顯示器和指輪開關就被用作人和PLC之間的數(shù)字接口。甚至更早，在使用PLC之前，這些設備也是與電路之間實現(xiàn)數(shù)字接口的唯yi圖形化設備。用戶可以像在ENIAC（第yi電子通用計算機）一樣，移動短接片，但利用這些設備，更容易查看和調(diào)整十進制數(shù)。問題是，它們是輸入/輸出(I/O)密集型的。每個指輪段需要4個輸入(+電源)，而每個7段顯示器則需要4個輸出(+2個電源連接）。然而，與使用按鈕和指示燈相比，它更容易與十進制數(shù)中帶符號或無符號整數(shù)連接。

常見的抱怨來自于數(shù)學方面；每個數(shù)據(jù)類型都必須顯式聲明，如果數(shù)據(jù)類型不匹配，則必須對其進行轉(zhuǎn)換。不僅如此，標準計時器和計數(shù)器類型還需將BCD納入到它們的數(shù)據(jù)結構。這是因為這些數(shù)據(jù)結構，可以追溯到人們需要處理諸如指輪和7段顯示器的時代。事實上，計時器設定值，仍然需要輸入“S5T # 3S”來完成3秒鐘的設定。定時器使用3位BCD來表征數(shù)字（12位），還需要2位BCD來表征時基。對計數(shù)器也是如此，這意味著它們的計數(shù)范圍只能從-999到+999。

每一個4位區(qū)段可以代表0000到1001的數(shù)值；下一個值，不是從1010(有符號或無符號十進制的“10”或十六進制中的“A”)開始，而是直接跳到下一區(qū)段的位。這意味著后6個位組合(A-F)實際上被浪費了——這在BCD結構中是不可能的。

在許多較新的觸摸屏中，仍然使用BCD結構或基礎，但大多數(shù)程序員更傾向于選擇整數(shù)基來表示十進制數(shù)。BCD有點像DOS；工程學校仍然在利用它，但是人們真的不知道它是從哪里來的。參考舊指輪和7段顯示，可能有助于澄清某些神秘事項和選擇BCD的原因。

PLC的可復用代碼，為用戶提供了靈活性，并允許構建可從一個應用程序?qū)С龅搅硪粋€應用程序的結構。

PLC可復用代碼的優(yōu)勢

國際電工委yuan會（IEC）在1993年時就頒布了可編程控制器的國際標準IEC 61131，其中的第三部分關于編程語言的標準，規(guī)范了可編程控制器的編程語言及其基本元素。舊的基于寄存器的系統(tǒng)和xinPLC系統(tǒng)之間的一個重要區(qū)別，就是能夠構建可復用的代碼塊。支持平臺必須具備3個基本特征：

1.局部變量與全局變量?？蓮陀么a必須具有可適用于每個代碼實例的變量；在理想情況下，只需在原始代碼中定義一次數(shù)據(jù)格式。這意味著，不需要為每個實例或調(diào)用重新定義標簽或符號。多次調(diào)用子例程，并更新程序中的地址，雖然這樣可以節(jié)省時間，登封變頻柜，但這實際上并不是真正的可復用代碼。

2.用戶自定義的數(shù)據(jù)類型（UDT）。創(chuàng)建UDT允許構建結構。從一個應用程序?qū)С龅慕Y構可以應用到另一個程序中。它們允許使用通用術語來描述組件，如“速度”、“開始”和“拒絕”。UDT不需要使用基于標簽的系統(tǒng)，但是它們確實需要更有效的利用符號。

3.受保護的自保持程序塊。非常重要的是：代碼必須包含在允許變量輸入和輸出的程序塊中，并受到保護，這樣用戶就不能修改實例中的程序。如果修改，需要密碼或軟件密鑰。

利用滿足IEC標準要求的其它PLC語言來編寫程序，也有助于使平臺功能更強大，代碼開發(fā)速度更快。不管平臺是否使用具有局部變量或用戶定制指令的子例程，可復用代碼是快速創(chuàng)建功能強大程序的關鍵部分。許多平臺都允許使用復用代碼，并且每個平臺都有自己的方法。

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plc入門快，但是它是基礎。學完plc千萬別停下，有plc的衍生技術才是有前途的。整理一下自己工作中碰到的幾個技術方向：

1，大規(guī)模系統(tǒng)?；A是冗余plc，冗余網(wǎng)絡架構，冗余服務器。特色技術有服務器虛擬化，網(wǎng)絡架構設計，軟件模塊化等等。會這些的人，都是帶技術團隊做大項目的。在上規(guī)模的自動化公司才有這個發(fā)展機會。

2，特色系統(tǒng)。電力行業(yè)的soe，石化行業(yè)的sis，過程行業(yè)的批次控制。搞算法的做些先進控制（mpc，虛擬儀表）。這個方向有很多，特點就是專精，門檻高。進這些方向得看機緣。

3，工業(yè)大數(shù)據(jù)，綜合變頻柜，工業(yè)4.0，lot。工業(yè)自動化和IT的信息壁壘必然要打破。需要大量結合傳統(tǒng)ia和it的跨專業(yè)人才。未來，工業(yè)自動化行業(yè)會引進大量it技術，跟不上就會被淘汰，反之，走在前面就有大錢途。

需要補充的是：平臺非常關鍵。在小公司里，一個人可以做一整套項目。設計，繪圖，加工，編程，調(diào)試一人全包。這種事兒做多了，啥都會啥都不精。接觸的市場也基本上都是偏底層，都是規(guī)模小要求低的那種。時間長了，都是浪費時間。說好聽是技術全，其實都是入門水平。

這個社會需要的是有特點的，某方面非常突出的人才，而不是啥都會的三腳貓再補充一點，如果要對工業(yè)自動化行業(yè)的技術框架有一個全掌握，了解行業(yè)的痛點，看清各種新潮流新概念的脈絡，熟悉PLC及其背后的組態(tài)思路是很有必要的。

PLC作為自動控制的核心部件，在各領域發(fā)揮著重要作用。隨著應用越來越廣泛，越來越多的技工學校畢業(yè)生都要求熟練的掌握PLC的應用和維護。它已經(jīng)做為工業(yè)工程師必須掌握的一種基本技能，當然具體的要求會有所差異。

您的擔憂非常有道理，如果僅僅會一點PLC，那在工作的價值增長不明顯，時間長了甚至可能被替代，畢竟PLC作為應用型產(chǎn)品，更新?lián)Q代非常快，從業(yè)人員必須保持知識的更新。

在這里我簡單談下我的看法。

1、PLC作為工業(yè)3.0的代表產(chǎn)品，幾十年來發(fā)展迅猛，因市場競爭和技術壁壘的原因，呈現(xiàn)百家爭鳴的態(tài)勢，這給PLC的程序開發(fā)和設備之間的通訊制造了不是障礙。隨著工業(yè)4.0的發(fā)展，和國家兩化融合的要求，行業(yè)越來越多的要求編程平臺和語言的統(tǒng)一和開發(fā)，各大廠家也步推出更符合IEC61131-3標準的PLC以及編程軟件。因此我們從業(yè)人員一定要數(shù)量的掌握這個標準，這樣無論哪個PLC都可以上手很快。

2、PLC作為通用性的工業(yè)控制器，廣泛應用在各行業(yè)，每個行業(yè)工業(yè)都有自己的特點，PLC的開發(fā)和調(diào)速肯定也存在很大的差異，這個時候普通工程師和專家工程師的區(qū)別就出來了。即時是傳統(tǒng)的幾個大品牌，他們的PLC產(chǎn)品雖然號稱能廣泛應用于各個領域，但在實際行業(yè)市場中也有所側(cè)重。比如AB在食品飲料行業(yè)很強，綜合的變頻柜，西門子在中端市場和OEM很強，如S7-200/300占了70%以上的市場份額。施耐德確實在水處理和火電的輔控系統(tǒng)占有率很高。因此，隨著工作經(jīng)驗的積累，一定要著重一兩個行業(yè)，熟悉這個行業(yè)的工業(yè)等知識，變?yōu)樾袠I(yè)性的專家型工程師。我們經(jīng)常說某個行業(yè)誰是控制專家，沒有說誰是PLC專家的，除非你準備去廠家做PLC的研發(fā)。

3、PLC作為功能實現(xiàn)的核心部件，做到了承上啟下的作用，對下采集信號和輸出控制信號，對上給SCADA甚至是MES系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，當然很多時候還有和現(xiàn)場站的HMI通訊。所以我們談PLC的時候不要局限于程序的開發(fā)，需要立足的整體系統(tǒng)架構。如果能設計出合理的系統(tǒng)架構這比多少個程序開發(fā)的工程師都強，特別是在招標的時候一點偏差就決定了這個項目是不是你的。現(xiàn)在行業(yè)的項目競爭除了一點點概念的引導外，價格方面就是幾個點的差距。比如在地鐵行業(yè)AB與施耐德的競爭就集中在總線方式，誰讓誰增加那么幾個通訊模塊的問題，可以說競爭是白熱化的。

4、這幾年新建項目是越來越少，更多的是系統(tǒng)的改造和升級，越來越多的用戶把精力集中在優(yōu)化生產(chǎn)效率和降低運維成本上，其中設備的無故障率和非計劃停機時間是考核標準。因此在項目過程中，如果可以充分考慮到這些方面，多積累些行業(yè)系統(tǒng)性能優(yōu)化的經(jīng)驗，和快速解決故障的能力，無疑可以大大增加不可替代性。

總之，搞PLC得工程師苦逼，但真的很重要，隨著信息化和大數(shù)據(jù)在工業(yè)領域的應用，懂得行業(yè)、懂得架構、有大數(shù)據(jù)思維的工程師將是市場需求的熱點，因為搞IT的那幫人玩不轉(zhuǎn)工業(yè)。只能搞PLC的工程師再次承上啟下，挑起IT技術在控制領域的應用。奮斗吧。