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PLC与计算机的本质区别在哪里?

电气技术 小编 290次浏览 0个评论 扫描二维码
第一:PLC可以工作在极其恶劣的电磁环境中

 

如果我们把计算机直接放到PLC工作的环境中,无需太久,这些计算机将死机甚至烧毁。

 

在ABB的早期工程中,我们就是把工业控制计算机直接放在变电站开关柜中,用来实施测控和数据处理。然而,用不了多久,电源故障和硬盘故障,还有输入输出接口的故障就接踵而来。直到我们用PLC替换下这些工控机,事情才算完。

 

这叫做抵御电磁骚扰EMC的能力,PLC可达三级甚至四级,而计算机能达到二级就算很不错了。

 

抵御EMC电磁骚扰,会有许多措施。例如隔离技术、接地技术等等都是。

 

第二:PLC的程序是一行行顺序执行的,不会陷入死循环

 

我们在编写计算机程序时,经常会遇见循环。如果一个循环子程序设计不恰当,或者条件引起了程序返回,有可能进入到死循环中,系统当然就死机了。

 

然而,PLC的程序是一条接一条顺序执行的,只有到了程序末尾才会回头。在程序中任何部位,若条件满足,可以实现跳转,但程序还是一条接一条顺序执行。

 

如此一来,PLC几乎不会死机。这也是PLC区别于普通计算机的根本特性。

 

因此,我们会发现PLC的可靠性极高,这是普通计算机完全不能比拟的。

 

第三:冗余配置

 

所谓冗余配置,就是在控制过程中存在主机和从机,它们依靠握手线关联,并共享资源和信息。

 

如果是计算机,当主机出现问题时,切换到从机的时间较长。但对于PLC,我们可以在机架上安排2套CPU作为主从控制,它们之间的转换仅几个时钟周期即可完成。

 

例如我们的控制对象是汽轮机,它的转子在高速旋转。我们不妨假定转子的转速就是工频周期,也即每分钟3000转。如果我们对汽轮机实施DCS监控,在现场层面我们只能选用带冗余配套的PLC,绝不可能使用计算机。一旦PLC的主机发生故障,它立刻就转入从机控制,对于受控对象来说几乎感觉不到,但计算机就未必可以实现类似功能了。

 

事实上,带冗余配套的PLC系统就属于规模较大的PLC了。

 

第四:PLC的程序特点

 

PLC的程序规模都不大,一般才几千字节,能上万字节就算很大的程序了。

 

PLC有许多输入输出接口,以及各种类型的变量,这些都需要专门设置地址,以便在程序中使用。

 

我们看下图,此图是用PLC国际通用标准IEC61131-3模块化编程语言写成的:

 

PLC与计算机的本质区别在哪里?

图1:某地铁配电控制系统PLC的输入接口参数定义程序和延迟判误程序

 

在图1中,我们在左侧看到了许多输入参量,它们的末尾都有_s的标识,这些就是开关量输入参数,它们不但有地址,还有名称。这是必须的,否则程序无法辨识和使用它们。

 

我们由图1的程序看到,这种编程方法比所谓的C语言方便得多。事实上,每一个功能块就相当于一段C语言。例如TON模块,它是延迟模块,如果用C语言,怎么也要若干语句行,但这里仅仅只是一个程序模块而已。何者更方便一看便知。

 

我们再看下图:

 

PLC与计算机的本质区别在哪里?

图2:PLC的16位字解析为单个开关量的程序段

 

图2中,程序开头的AND(与逻辑模块)实施程序转移。当条件满足时,AND启动子程序入口。

 

在图2中,我们看到了UNPACK16模块,它的任务是把一个16位的字解析为16个开关量,供下一步程序使用。

 

我们很容易想到,这个UNPACK16模块若用C语言来写,又会有何种形式?何者更方便?

 

我们看下图:

 

PLC与计算机的本质区别在哪里?

图3:数据交换的RS485接口定义和MODBUS通信管理

 

图3是PLC对系统中各种数据交换的定义、数据采集和管理。图中的一个个模块就是处理MODBUS通信协议数据的,同时还实现数据采集轮巡操作。

 

这些模块用C语言该如何写?是不是会麻烦很多?

 

我们看到,PLC程序的便捷性是C语言无法比拟的。

 

第五:PLC的工作范围

 

PLC的内存不大,尽管它的可靠性很高,但PLC不能用于较大的计算。我曾经设计过一个PLC程序,用于浮点数的乘法,麻烦得很,最后不得不使用模块配合查表来解决问题。

 

PLC的内部其实就是单片机,只不过整个PLC的单片机系统经过了严格的EMC测试,而操作系统和编程系统也进行了优化,方便我们这些编程者使用。

 

既然PLC只是一台单片机系统,可想而知它与计算机不在同一个技术水平上。计算机能够完成的工作,哪怕只是一篇WORD文档的写作,用PLC绝不可能完成。但PLC能够轻松实现的控制功能,用计算机虽然也能勉强实现,但效果极差,且可靠性极低,尺寸也巨大。

如此看来,PLC与计算机的工作特性不一样,适用的工作对象当然也不一样。

END


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