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菲尼克斯(中國)投資有限公司

工業連接技術、工業現場連接技術、設備連接技術、防雷及電涌...

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菲尼克斯講臺:PLCNext談古道今系列之PLC誕生記(一)
發布時間:2019-12-09        瀏覽次數:356        返回列表

雙11余溫未消,又一次被購物車里的商品掏空了工資卡。近幾年網購平臺以難以置信的速度蓬勃發展,其背后都是信息技術和物流技術的日新月異。在工業4.0和智能制造浪潮洶涌澎湃的時代,誰又會在技術爆炸式的發展中成為下一個弄潮兒?制造業無疑會是這次的主戰場。

菲家講臺 | PLCNext談古道今系列之PLC誕生記(一)

如今的自動化領域,已經不再保守和固執,逐漸融入新興技術。基于TSN的網絡實時通訊技術、基于OPC UA的通訊接口技術,以及基于開放式平臺的控制技術是目前自動化領域三大發展方向。2019年也比較特殊,距離1969年世界上臺PLC誕生,正好整整40年。然而臺PLC的誕生不同于臺個人電腦的誕生,由一群有志青年在自家的車庫里搗騰出來,PLC是一個企業研究性項目,是一次真正的激烈競爭促成了它的誕生。

穿越到上個世紀60年代

故事發生在上個世紀60年代的美國,有個非常知名的公司叫通用汽車,汽車已經開始在生產線上進行流水化制造,到1967年已經下線1億輛汽車。從現代的角度看,汽車生產線可以布滿整個車廠,而且幾個月就能制造出一條產線。但是限于當時的技術,大多數人都不知道何為電腦,更不用說各種控制器和機器人了,當時通過由繼電器和密密麻麻的導線搭建出來的整排繼電器邏輯控制柜控制生產流水線。

菲家講臺 | PLCNext談古道今系列之PLC誕生記(一)

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很牛的公司一般都會有一個很牛的部門。位于美國密歇根州Ypsilanti的通用汽車公司有一個名為Hydra-Matic的部門,該部門作為通用汽車公司最主要的生產技術部門,也是當時聞名全國的技術領導部門,該部門每年生產超過200萬個變速器。他們設計了長而復雜的傳輸線用于加工和組裝零件。例如一條將生鑄件變為成品變速箱的生產線長420英尺,設有58個工作站和329個切削工具。

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與大多數汽車行業一樣,通用汽車在機械和設備升級方面進行了大量投資,以提高質量和生產率。為了更好地進行生產監控和制造數據處理,該部門安裝了兩臺早期的IBM1800系列電腦:IBM1801。個用于監控24臺測功機的測試臺,第二個用于監控變速箱裝配線。(當時IBM只關注大型計算機系統,與此同時還有一家DEC的公司,專門做小型計算機系統)。IBM1800數據采集和控制系統專為實時數據采集、分析和控制而設計,采用模塊化結構,針對個人用戶進行量身定制。它具有靈活的過程輸入/輸出前端,并支持內存循環偷竊。磁芯最大內存為65,538,十六位字加上奇偶校驗和存儲保護位。通過逐字存儲保護,機器可以長時間運行,而無需重新啟動系統。且具有大量的實時設備和功能,包括模擬輸入、模擬輸出、數字輸入、數字輸出和24級優先級中斷。據說IBM1800自誕生起一直到現在50多年了,還能夠穩定運行。

這么昂貴的設備雖然能夠在Hydra-Matic部門配備起來,但是想用在產線上卻有很多問題。當時該部門計算機小組的工程師Ed O'Connell認為通用汽車公司并沒有從IBM公司獲得足夠技術支持。由于計算機的原因,經常導致整條測試生產線停工。(幸好IBM沒有給通用太多的支持,不然也沒有后面的事情了,PLC的出現會更晚一些。)既然又貴、又大,還不好用,總是有人會出來說話了。

1968年4月,Hydra-Matic部門一個年輕的工程師Dave Emmett,建議開發一套他稱之為“標準機器控制器”的設備。他設想了一種控制器,能夠替代當時用于控制機器運行的繼電器系統。Emmett負責電路系統小組,整個控制柜內都是繼電器,如果他們想修改一下機器控制序列的話,首先需要準備相關的連接線路圖紙,進而從一堆導線中找到需要的線路進行設計和修改,這可能需要花費幾個小時才能完成。他設想某種機器能夠明顯降低改變機器控制序列所花費的時間,減少維護費用,改善機器診斷,縮小盤臺所需空間。

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與此同時,Hydra-Matic計算機部門的另一個團隊,也正在計劃為通用汽車公司開發一種不同的機器控制系統。計算機部門已經聘請長期合作的電子接口設備商信息儀表公司(3-I)來開發一種由計算機控制的裝配機器,用于控制前離合器生產線。

一個部門,兩個小組,各自都非常清楚自己開發的東西會引領自動化的未來,其中的競爭可想而知。一個來自于電路系統小組,熟悉現場線路,整天跟邏輯圖打交道。一個來自計算機部門,每天都在IBM的大型機前敲打著指令代碼。由于兩組人專業不一樣,因此在定義項目需求上勢必會有偏差。電路系統部門希望復制現有邏輯圖,而計算機部門則希望使用非順序的編程,提供一種更具有魯棒性的指令集,從而可以降低處理時間。兩種方案的優點和局限性隨著項目的進展而變得日漸清晰。

在平衡之后,通用汽車公司在1968年6月發布招標書,包括僅有4頁紙的設計規范書,其中主要的需求如下:

1、該單元將采用模塊化結構,并在工廠環境中受附近高壓和振動的影響下正常運行。內置隔離將接受120 VAC的數字信號,并至少提供16個120 VAC,4 A的輸出。

2、使用固態組件,32個輸入可以擴展到256個,而16個輸出可擴展到128個。存儲的信息或程序不會由于長達12小時的系統電源故障而改變或丟失。

3、它很容易編程和重新編程。它將至少有1K的內存可擴展到4K。

4、它能夠處理8個同時計時的功能,其計時范圍可在0.1到10秒之間調節。

招標書一出,比武擂臺一擺,各路豪杰紛至沓來。當時首先獲得標書的是:Allen-Bradley, DEC, 3-I和Century Detroit。后來,Cutler-Hammer, Cincinnati Milling Machine, 和Bedford Associates獲得了副本。在這七個小組中,只有DEC,3-I和Bedford Associates三個小組提供了用于評估的原型控制器,從而獲得實際項目測試的機會。

然而誰是個提供原型機用于現場測試的?誰又在計算和性能上處于優勢?最后誰又出乎意料的贏得了整個合同?敬請期待下回分解……

三个半单双中特