可編程控制器就是一種利用計算機原理為順序控制專門設計的、通用的、使用方便的裝置。它采用了設計的硬件，而使用性能都是通過控制程序來確定的。   工控機則是利用了個人計算機的PCI總線和PC/104總線、采用功能板卡擴展控制I/O點來實現(xiàn)計算機控制的一種方便的控制設備。它具有工業(yè)現(xiàn)場應用特性，同時又*地利用了PC機的軟件環(huán)境，用戶可以方便地選擇各制造商提供的產(chǎn)品。    PLC和工控機目前的技術發(fā)展水平已大大超過其出現(xiàn)時技術水平，并各自定位在不同的層面。PLC適合低成本自動化項目和作為大型DCS系統(tǒng)的I/O站，工控機在中規(guī)模小范圍自動化工程中有很好的性能價格比，當然這種定位也不是的。據(jù)預測，2000年我國工業(yè)自動化的市場規(guī)模達170億至207億人民幣，其中工控機占40億左右、PLC占30億左右，再加上DCS系統(tǒng)、FCS系統(tǒng)和NCC系統(tǒng)（占60億）中使用的PLC和工控機，可以看出其在工業(yè)自動化領域中舉足輕重的作用。這兩類控制設備在各領域的自動化中扮演了*的角色。圖1給出了某自來水廠工業(yè)控制系統(tǒng)的典型結構圖，其中采用了PLC作為I/O控制站、工控機作為監(jiān)控機。

    目前，可編程控制器的主流廠商有A-B、Siemens和Modicon等。工控機的主流廠商有上海*、北京康拓和研華、艾訊等。    PLC和工控機在其技術發(fā)展的歷程中，為了適合工業(yè)現(xiàn)場應用的需要和用戶二次開發(fā)的需要，都積極地發(fā)展高可靠性、網(wǎng)絡化和高性能的用戶開發(fā)軟件方面的技術性能。以下將重點介紹PLC和工控機在硬件、軟件和網(wǎng)絡方面技術應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。   2  PLC和工控機的硬件技術現(xiàn)狀和發(fā)展   PLC和工控機的終用戶為冶金、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)，其主要的用途為：
?   順序控制   順序控制是應用廣泛的領域，它包括單機控制、多機群控制、自動生產(chǎn)線控制，如注塑機、印刷機械、訂書機械、切紙機械、組合機床、磨床、裝配機械、包裝生產(chǎn)、電鍍流水線和電梯控制等。
?   運動控制   應用在電力拖動系統(tǒng)或伺服電機的單軸或多軸位置控制。
?   過程控制   采用模擬量模塊能控制物理參數(shù)，例如溫度、壓力、速度和流量等，并提供PID等閉環(huán)控制的功能。
?   數(shù)據(jù)處理   可以支持數(shù)控機床的控制和管理、多軸控制等。
    由于自動化系統(tǒng)的要求日益提高，傳統(tǒng)的提供I/O點服務的PLC和工控機已經(jīng)無法滿足復雜的工藝要求。因此，PLC和工控機在硬件系統(tǒng)上有了根本的變化。    PLC系統(tǒng)在模塊上的技術發(fā)展有：
?   處理器模塊   配備大容量內(nèi)存，為滿足實時控制的要求而優(yōu)化設計，除了一般的I/O掃描和控制、遠程數(shù)據(jù)交換外，支持大型的集成控制、通訊、并行運算、處理器獨立后臺程序和處理器輸入中斷等功能。如A-B公司的ControlLogix處理器模塊在它的內(nèi)核中設計有通信功能，借助于它的無源數(shù)據(jù)總線，系統(tǒng)的瓶頸得以消除。這種靈活的結構允許多個處理器、網(wǎng)絡以及I/O在一個機架中搭配使用而沒有限制。
?   信息協(xié)處理器模塊   讀取主處理器的數(shù)據(jù)表和狀態(tài)文件，或通過高級語言程序將數(shù)據(jù)寫入主處理器，程序可以在實時多任務環(huán)境下以及獨立于PLC處理器的方法，單獨在協(xié)處理器中運行。
?   高級語言協(xié)處理器   通過C和Basic的接口來進行復雜的計算和算法實現(xiàn)。
?   網(wǎng)絡適配模塊   在現(xiàn)場總線與處理器之間提供通訊接口，以便PLC處理器和I/O模塊進行遠程的數(shù)據(jù)交換。
?   具有特殊功能的I/O模塊   如A-B公司在其產(chǎn)品中提供了智能變送器模塊、溫度控制模塊、稱重模塊、開環(huán)速度控制模塊、塑料制造模塊、力矩控制模塊、編碼模塊、可組態(tài)流量計模塊、電流同步模塊等。這些模塊的設計考慮了特殊行業(yè)的需要，使得復雜的控制功能以模塊化的方式得以解決，提高了可靠性和專業(yè)水平。
   
     同樣，工控機也從I/O板卡的基礎上飛速向前發(fā)展，大規(guī)模集成電路和計算機本身的革命性發(fā)展給工控機提供了舞臺。工控機系列產(chǎn)品除了全系列的I/O板卡外，還發(fā)展了一體化工作站、帶電子盤的工控機、遠程RTU、適用于儀表行業(yè)的微型工控機、適用于視頻和多媒體行業(yè)的工控機、適用于通訊行業(yè)的帶監(jiān)控液晶屏的工控機、與PLC合一的特殊工控機以及防爆型工控機。
    
    工業(yè)現(xiàn)場的應用環(huán)境要求PLC和工控機具有很高的可靠性，而可靠性是靠電磁兼容特性（EMC）和容錯技術來保證的。PLC和工控機要經(jīng)過嚴格的電磁兼容檢測，如輻射敏感度檢測、諧波/電壓波動/電壓驟降檢測、靜電/快速脈沖/雷擊檢測、電磁干擾檢測等。EMC保證了設備在本質(zhì)上的抗干擾特性。但是，要保證控制設備不出故障是不可能的。因此，采用容錯設計的系統(tǒng)對要求不能停機、不能失控的高可靠系統(tǒng)是十分重要的。目前重要的容錯設計技術有Watchdog和雙機熱備（包括主機、模塊和通訊介質(zhì)的熱備）。熱備系統(tǒng)的工作對用戶來說是透明的：即當故障發(fā)生時，所有對故障點的切除和數(shù)據(jù)的備份都是在短的控制周期內(nèi)自動完成的。此項技術的完成包括了設備硬件和軟件二個方面。    3   PLC和工控機的軟件特性
    
    PLC、工控機和現(xiàn)場總線為工業(yè)自動化提供了很好的底層控制硬件基礎。隨著軟件技術的迅猛發(fā)展，控制軟件不再是單調(diào)的數(shù)字和菜單操作界面，而是圖形化的人機交互工具。好的工控軟件包括了從底層的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫、控制邏輯運算到高層的人機圖形界面(MMI)。這里，我們從工控軟件體系結構而不是個別軟件功能的角度介紹PLC和工控機的應用軟件應該具備的特性。
    
    微軟為制造業(yè)的分布式網(wǎng)絡結構提出了一個功能強大的概念，它包括了企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）和制造資源規(guī)劃（MRP）的主要功能、控制、人機界面與數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、批量控制與設備界面等，但它們同時增加了用戶成本以及共享數(shù)據(jù)的難度。
    
    因此，在1998年，微軟公司引入了Windows分布式互連網(wǎng)絡應用的概念，簡稱Windows DNA。它是在企業(yè)內(nèi)將各種商業(yè)應用軟件進行無縫連接的一種結構。這種結構可以使制造業(yè)的軟件開發(fā)商開發(fā)出強壯的、具有多種特性的產(chǎn)品，并使終用戶將其各自獨立的制造和商業(yè)軟件應用集成到一個數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)中去。    各個控制設備生產(chǎn)廠家如羅克韋爾自動化公司，通過其產(chǎn)品和與微軟的合作，正在將Windows DNA結構引入制造業(yè)。這些公司在制造業(yè)軟件開發(fā)過程中具有自己的策略框架，如羅克韋爾互聯(lián)網(wǎng)應用結構，或稱RNA，就是與微軟提出的為企業(yè)定義的DNA結構緊密平行的一種。
    
    建立在微軟的Windows NT和Windows 9X操作系統(tǒng)和用戶接受的微軟Office套件、微軟BackOffice工具的基礎上，微軟公司于1998年引入了DNA結構。Windows DNA立刻被采納為連接在一個單獨的企業(yè)分布式大系統(tǒng)中多種產(chǎn)品的策略結構。    DNA包含了傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)并允許組成可變結構的Client/Sever系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提高技術等級以及進行應用革新。Windows DNA的關鍵元素包括工具、集成存儲、商務過程、用戶界面和導航。
更詳細地說，DNA具有如下特征：
?   公共的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡；
?   公共數(shù)據(jù)訪問；
?   BackOffice工具和服務；
?   公共的應用底層結構；
?   與微軟的Office應用集成；
?   強有力的開發(fā)工具；
?   可遺傳的系統(tǒng)集成工具；
    
    正如微軟定義的那樣，制造業(yè)的Windows DNA包含了企業(yè)資源規(guī)劃/制造資源規(guī)劃，控制(不論其為分布式、基于PC的或PLC)、人機接口和SCADA，制造執(zhí)行系統(tǒng)、批處理和設備接口。沒有制造業(yè)的DNA，那么在這些應用功能之間的鴻溝只能由用戶界面和驅動設備來*。這將會使業(yè)主系統(tǒng)的成本增加，并且由于數(shù)據(jù)格式問題而很難共享數(shù)據(jù)。