智能驱动系统在优化机器配置和性能方面以及帮助实现工业4.0发挥着重要作用。由于制造成本上涨带来的压力，机器制造商们更愿意应用工业4.0，使用更先进的机器，从而减少人员开支、缩短开发时间。

工业4.0 相关的关键字是连接性，即在生产过程中所有参与者之间的连接。即使是还没有应用工业4.0的工厂也是如此。

连接性很重要的一点是，组件或系统至少要能与工业4.0的要求相兼容，当然使用新的组件很容易实现，但是将所有现有的系统都进行替换并保证兼容性并不现实。因此各种设备的开发必须要能够提供与工业4.0 系统的基本连接，而不会影响自动化逻辑。连接性另一个重要的特点是可以与内部和外部网络进行连接和通讯，在整个控制系统中，要能够快捷和准确地为运行决策制定提供必要信息，因此对于关键数据的实时性和数据总量的要求会越来越大。

基于这种需求，电机驱动及传动部分的发展使制造商可以通过内置的技术来配置各种功能，这些技术减小甚至完全消除了对于外部PLC 的需求，这是对上一代只能提供有限功能的传动所进行的改变。

一、提供高效的控制手段

现代的驱动系统已经足够的智能化来实现位置位移和速度控制。实现这些功能就像用手机查看电子邮件一样简单，并且可以越过PLC直接与整个控制系统和生产信息系统相连。工业4.0 带来的另一个期望是，驱动系统可以获取机器功能和性能方面的数据，并向外界呈现这些数据。

例如在一个检票进出口闸机中，电机驱动系统可以直接将闸机的速度、位置、是否有异常等信息传输给检票系统，还可以将有人试图闯关等信息直接传递给警报系统等。

图二 MOTEC出品可直接与检票系统进行数据交互的闸机驱动产品

先进的驱动系统制造商可以通过内置的技术来配置各种功能，标准的变频柜，这些技术消除了对于外部可编程逻辑控制器（PLC）的需求。例如，目前xin的伺服驱动包括国际电工技术委yuan会（IEC）61131-3 可编程控制器操作系统。

驱动器直接与信息系统相连，也增加了系统的实时响应能力，中间不需要PLC在控制指令和状态反馈之间进行桥接，这也是工业4.0 的一个主要方面。去掉了PLC直接进入到驱动器，可以消除时间间隔，而且优化了周期时间和产品的一致性。

现在驱动系统内有了各种先进的工具可供使用，目的是使没有经验的机器制造商编程人员可以访问和使用这些功能，因此选择正确的工具是很重要的。建议使用经过试验和测试过的PLC功能块，它们可以用在IEC 61131-3 标准下的PLC，甚至可以与梯形逻辑编程合并起来。

例如某驾驶模拟系统，应用了MOTEC集成PLC的伺服驱动，模拟软件可直接通过总线与驱动通信，相较于传统的PLC，实时性更佳，控制也更稳定，而且节省了成本（图三）。并且使用梯形图编程，使习惯于使用传统PLC的工程师更容易上手（图四）。

图三

图四

二、创建HMI

人机界面（HMI） 是工业4.0的另一个关键组件。过去，在操作员和机器之间创建接口需要中央PLC和总线系统的介入。总线系统用于将机器关键的设定信息和变量发送到驱动上去，并且将诊断信息和机器状态信息重新导入到PLC中，然后显示到HMI上。

虽然现代的总线系统也可以完成这个功能，不过它需要大量的编程工作，并且当驱动系统中包含所有所需信息时，它可能是不必要的。为解决这个问题， 许多驱动系统都包含创建HMI所需的所有工具。某些情况下，可能都不需要中央PLC，集成控制功能的驱动器就可以直接进行本地化的信息读取。因为驱动可以使用全范围的输入和输出，以往它们一般会连接到PLC上，通过集成的总线工具和类似于MODBUS协议等通信标准。

必须控制的关键因素是设置和调试机器所需的时间。 智能驱动器现在提供了许多工具，可以通过优化轴运动和过程同步来减少启动时间。

这些快速启动工具的设计让传动在机器调试的前期，甚至在机器控制软件还没有安装到系统中的时候就可以动起来。这样只使用基本的IT 工具（如移动电话或平板电脑）就可以快速简单地测试机器的机械性能。

三、有助于维护

智能的驱动系统可以参与主动维护策略，因为它们在供货时可以与一套完整的、可以进行关键预测性维护功能的关键工具整合在一起，将额外的编程工作量降到di。

这个软件可以实时持续地监控机器性能状态以及工艺状况，包括通过分析温度变化进行的波形分析，以及检查是否有反冲、摩擦增加或者过载等。如果出现故障情况，会生成一个代码并发送到HMI上。如果发现关键问题需要机器停止运行的，则可以在驱动器内做出决定， 从而da限度地降低生产损失和机器损坏的风险。

四、有助于降低成本

随着人力成本、原材料价格上涨的因素，加之工业4.0对于设备的高效性、系统的柔性、可连接性等的要求，设备制造商需要使用越来越多的高性能、多种PLC来进行设备的开发和制造，这不可避免地造成了设备成本的增加。而内置控制系统的传动产品的出现，将会大大降低传统制造商对于控制器的需求，同时减小编程的工作量。

工业4.0为智能传动提供了增强的处理能力以及改进的功能性，这为制造企业优化编程、生产以及维护带来了更多机会。在许多情况下对PLC需求都降低了甚至不再需要了，因此可以在更短的时间内创建更先进的机器。

PLC编程是一个容易让工程师们头tong的问题。本文将从梯形图逻辑和PLC扫描、BCD码以及可复用代码3个方面详述PLC编程的小技巧。

梯形图逻辑和可编程逻辑控制器(PLC)的扫描、二进制编码的十进制数（BCD码）、以及代码复用，是CONTROL ENGINEERING编辑咨询委yuan会成员Frank Lamb建议在PLC编程时需要多加留心的地方。作为一家自动化咨询服务公司的创始人，他认为控制工程师们可以从这3个角度来学习PLC的编程要领。

BCD码是一种十进制数的二进制编码，其中每个数都用特定的位来表示，通常是4位或8位，这与人类计算的方式大不相同。这种割裂会给可编程逻辑控制器(PLC)的用户带来困扰。

梯形图逻辑与PLC扫描

几乎所有的PLC都以同样的方式来处理扫描。首先，CPU将物理输入读入内存表，通常称为“输入表”。该表经评估后在程序中使用。不同平台，使用不同类型的寄存器；在每个扫描周期，按照从左向右，从上到下的顺序处理逻辑，同时更新寄存器。包括更新输出表，稍后用其驱动连接到PLC的物理设备。

为实现各种功能，程序可能会调用不同的子程序，需要注意的是调用顺序很重要。根据内存寄存器和输出表的位置，物理输出duo可能会延迟两个周期。在任何情况下，从程序调用处开始执行所调用的子程序，子程序执行完毕，回到chu调用该子程序的主程序，继续完成chu的扫描周期。大多数程序，使用一个初始循环例程，用于调用所有其它例程。

然而，也有一些程序是固定周期运行，并不是连续运行的。不过，这种情况并不常见。大多数程序的配置，都是以快速度连续运行。执行完所有代码，评估逻辑，并更新所有表（扫描开始时写入的输入表除外），将生成的输出表或寄存器内容写入物理输出。

需要花费多长时间？这取决于平台（处理器速度）、程序代码量、以及所使用的指令类型。在程序中，程序员有时会使用循环处理，或者重复调用同一个子程序。所有这些都会影响PLC总扫描时间。通常，在帮助文档中都会说明不同指令的执行时间，但是并没有涉及到如何估计执行所有代码所需要的时间。基本上这些说明都太简单，只能作为参考。

有时，扫描时间可能长达80毫秒。如果扫描时间超过50毫秒（对机器控制项目而言），用户就应寻求更强大的处理器或使用更高效的代码。在机器控制项目中，如果扫描时间超过50毫秒，对输出响应的影响非常明显；对于过程控制项目而言，这可能不是特别重要。

二进制编码的十进制数

二进制编码的十进制数(BCD码)，是一种二进制编码(通常用4或8位来表示)。对我们人类来讲，需要在我们的“寄存器”中累加每位，将它们转换为十进制数，这是上帝赋予人类的编程思考方式。

早在使用触摸屏之前，7段显示器和指轮开关就被用作人和PLC之间的数字接口。甚至更早，在使用PLC之前，这些设备也是与电路之间实现数字接口的唯yi图形化设备。用户可以像在ENIAC（第yi电子通用计算机）一样，移动短接片，但利用这些设备，更容易查看和调整十进制数。问题是，它们是输入/输出(I/O)密集型的。每个指轮段需要4个输入(+电源)，而每个7段显示器则需要4个输出(+2个电源连接）。然而，与使用按钮和指示灯相比，它更容易与十进制数中带符号或无符号整数连接。

常见的抱怨来自于数学方面；每个数据类型都必须显式声明，如果数据类型不匹配，则必须对其进行转换。不仅如此，标准计时器和计数器类型还需将BCD纳入到它们的数据结构。这是因为这些数据结构，可以追溯到人们需要处理诸如指轮和7段显示器的时代。事实上，计时器设定值，仍然需要输入“S5T # 3S”来完成3秒钟的设定。定时器使用3位BCD来表征数字（12位），还需要2位BCD来表征时基。对计数器也是如此，这意味着它们的计数范围只能从-999到+999。

每一个4位区段可以代表0000到1001的数值；下一个值，不是从1010(有符号或无符号十进制的“10”或十六进制中的“A”)开始，而是直接跳到下一区段的位。这意味着后6个位组合(A-F)实际上被浪费了——这在BCD结构中是不可能的。

在许多较新的触摸屏中，仍然使用BCD结构或基础，但大多数程序员更倾向于选择整数基来表示十进制数。BCD有点像DOS；工程学校仍然在利用它，但是人们真的不知道它是从哪里来的。参考旧指轮和7段显示，可能有助于澄清某些神秘事项和选择BCD的原因。

PLC的可复用代码，为用户提供了灵活性，并允许构建可从一个应用程序导出到另一个应用程序的结构。

PLC可复用代码的优势

国际电工委yuan会（IEC）在1993年时就颁布了可编程控制器的国际标准IEC 61131，其中的第三部分关于编程语言的标准，规范了可编程控制器的编程语言及其基本元素。旧的基于寄存器的系统和xinPLC系统之间的一个重要区别，就是能够构建可复用的代码块。支持平台必须具备3个基本特征：

1.局部变量与全局变量。可复用代码必须具有可适用于每个代码实例的变量；在理想情况下，只需在原始代码中定义一次数据格式。这意味着，不需要为每个实例或调用重新定义标签或符号。多次调用子例程，并更新程序中的地址，虽然这样可以节省时间，登封变频柜，但这实际上并不是真正的可复用代码。

2.用户自定义的数据类型（UDT）。创建UDT允许构建结构。从一个应用程序导出的结构可以应用到另一个程序中。它们允许使用通用术语来描述组件，如“速度”、“开始”和“拒绝”。UDT不需要使用基于标签的系统，但是它们确实需要更有效的利用符号。

3.受保护的自保持程序块。非常重要的是：代码必须包含在允许变量输入和输出的程序块中，并受到保护，这样用户就不能修改实例中的程序。如果修改，需要密码或软件密钥。

利用满足IEC标准要求的其它PLC语言来编写程序，也有助于使平台功能更强大，代码开发速度更快。不管平台是否使用具有局部变量或用户定制指令的子例程，可复用代码是快速创建功能强大程序的关键部分。许多平台都允许使用复用代码，并且每个平台都有自己的方法。

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plc入门快，但是它是基础。学完plc千万别停下，有plc的衍生技术才是有前途的。整理一下自己工作中碰到的几个技术方向：

1，大规模系统。基础是冗余plc，冗余网络架构，冗余服务器。特色技术有服务器虚拟化，网络架构设计，软件模块化等等。会这些的人，都是带技术团队做大项目的。在上规模的自动化公司才有这个发展机会。

2，特色系统。电力行业的soe，石化行业的sis，过程行业的批次控制。搞算法的做些先进控制（mpc，虚拟仪表）。这个方向有很多，特点就是专精，门槛高。进这些方向得看机缘。

3，工业大数据，综合变频柜，工业4.0，lot。工业自动化和IT的信息壁垒必然要打破。需要大量结合传统ia和it的跨专业人才。未来，工业自动化行业会引进大量it技术，跟不上就会被淘汰，反之，走在前面就有大钱途。

需要补充的是：平台非常关键。在小公司里，一个人可以做一整套项目。设计，绘图，加工，编程，调试一人全包。这种事儿做多了，啥都会啥都不精。接触的市场也基本上都是偏底层，都是规模小要求低的那种。时间长了，都是浪费时间。说好听是技术全，其实都是入门水平。

这个社会需要的是有特点的，某方面非常突出的人才，而不是啥都会的三脚猫再补充一点，如果要对工业自动化行业的技术框架有一个全掌握，了解行业的痛点，看清各种新潮流新概念的脉络，熟悉PLC及其背后的组态思路是很有必要的。

PLC作为自动控制的核心部件，在各领域发挥着重要作用。随着应用越来越广泛，越来越多的技工学校毕业生都要求熟练的掌握PLC的应用和维护。它已经做为工业工程师必须掌握的一种基本技能，当然具体的要求会有所差异。

您的担忧非常有道理，如果仅仅会一点PLC，那在工作的价值增长不明显，时间长了甚至可能被替代，毕竟PLC作为应用型产品，更新换代非常快，从业人员必须保持知识的更新。

在这里我简单谈下我的看法。

1、PLC作为工业3.0的代表产品，几十年来发展迅猛，因市场竞争和技术壁垒的原因，呈现百家争鸣的态势，这给PLC的程序开发和设备之间的通讯制造了不是障碍。随着工业4.0的发展，和国家两化融合的要求，行业越来越多的要求编程平台和语言的统一和开发，各大厂家也步推出更符合IEC61131-3标准的PLC以及编程软件。因此我们从业人员一定要数量的掌握这个标准，这样无论哪个PLC都可以上手很快。

2、PLC作为通用性的工业控制器，广泛应用在各行业，每个行业工业都有自己的特点，PLC的开发和调速肯定也存在很大的差异，这个时候普通工程师和专家工程师的区别就出来了。即时是传统的几个大品牌，他们的PLC产品虽然号称能广泛应用于各个领域，但在实际行业市场中也有所侧重。比如AB在食品饮料行业很强，综合的变频柜，西门子在中端市场和OEM很强，如S7-200/300占了70%以上的市场份额。施耐德确实在水处理和火电的辅控系统占有率很高。因此，随着工作经验的积累，一定要着重一两个行业，熟悉这个行业的工业等知识，变为行业性的专家型工程师。我们经常说某个行业谁是控制专家，没有说谁是PLC专家的，除非你准备去厂家做PLC的研发。

3、PLC作为功能实现的核心部件，做到了承上启下的作用，对下采集信号和输出控制信号，对上给SCADA甚至是MES系统提供数据，当然很多时候还有和现场站的HMI通讯。所以我们谈PLC的时候不要局限于程序的开发，需要立足的整体系统架构。如果能设计出合理的系统架构这比多少个程序开发的工程师都强，特别是在招标的时候一点偏差就决定了这个项目是不是你的。现在行业的项目竞争除了一点点概念的引导外，价格方面就是几个点的差距。比如在地铁行业AB与施耐德的竞争就集中在总线方式，谁让谁增加那么几个通讯模块的问题，可以说竞争是白热化的。

4、这几年新建项目是越来越少，更多的是系统的改造和升级，越来越多的用户把精力集中在优化生产效率和降低运维成本上，其中设备的无故障率和非计划停机时间是考核标准。因此在项目过程中，如果可以充分考虑到这些方面，多积累些行业系统性能优化的经验，和快速解决故障的能力，无疑可以大大增加不可替代性。

总之，搞PLC得工程师苦逼，但真的很重要，随着信息化和大数据在工业领域的应用，懂得行业、懂得架构、有大数据思维的工程师将是市场需求的热点，因为搞IT的那帮人玩不转工业。只能搞PLC的工程师再次承上启下，挑起IT技术在控制领域的应用。奋斗吧。