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窄带高速PLC技术：助推智能家居设备互联

　　gPLAN专门针对国内电网环境而开发(因此也更适合国外各种电网环境)，采用数百个相互正交的子载波(OFDM)，以及一系列的先进技术和措施确保在恶劣的信道环境下物理层的鲁棒性，包括优化的OFDM子载波间隔、相干调制技术、双重信道编码技术、时域和频域双重交织技术、导频技术、工频同步发送和接收技术、以及支持灵活的载波频率和带宽配置等，使得它成为目前国内外市场上技术先进和性能鲁棒的窄带OFDM PLC技术。 gPLAN包括MESH网络协议，支持多节点自动组网和节点间自动路由中继，从而为应用层提供端到端透明通信连接，并通过应用支持层(APS)支持各种应用层协议数据的端到端传输。典型的多节点PLC网络如下图所示。从节点代表各种智能设备，主节点为网络管理节点，一般嵌入到路由器或网关设备中，可以与各从节点通信。

　　在从节点端，gPLAN PLC还可以转换为红外、蓝牙等其它信号对设备进行控制。在主节点端，gPLAN PLC可以转换为WIFI或以太网，实现与互联网的连接。

　　gPLAN是目前唯一具有数千万量级实际应用的窄带高速OFDM PLC技术。在上成熟应用的基础上，目前该技术和芯片也正迅速应用到了欧洲、美洲和东南亚市场。目前市场上gPLAN PLC SoC芯片包括工业级芯片LME2980C，适用于三表通信、路灯控制等，以及针对智能家居控制应用的芯片LME2980B，由深圳力合微电子提供。单芯片即可实现gPLAN PLC组网和通信，同时，其内置MCU具有UART、SPI、I2C、PWM、GPIO等接口可以实现对各种外设的智能控制或转换为其它信号。

　　智能设备连接是智能家居控制系统的关键之一。相对于其它连接方式，gPLAN PLC利用设备本身的电源线进行数据通信，实现从路由器或网关到每一个智能设备的连接、通信和控制，具有实施方便、无辐射、穿墙越壁、不受阻挡等特点，将成为智能家居中连接智能设备的一种主要技术手段

工业控制PLC的发展趋势

　　计算机技术的不断进步，带动着半导体和通信技术的发展，从而也使得工业控制领域得到长远的发展，其中，PLC的发展速度迅速，嵌入式的PLC也在逐渐的成为控制领域的“新宠”。

　　PLC的发展方向：

　　一是PLC操作向简易化方向发展。

　　目前PLC推广的难度之一就是复杂的编程使得用户望而却步，而且不同厂商PLC所有编程的语言也不尽相同，用户往往需要掌握更多种编程语言，难度较大。PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是PLC程序设计中的难点，用普通的方法对它们编程时，需要熟悉有关的特殊存储器的意义，在编程时对它们赋值，运行时通过访问它们来实现对应的功能。

　　这些程序往往还与中断有关，编程的过程既繁琐又容易出错，阻碍了PLC的进一步推广应用。PLC的发展必然朝着操作简化对复杂任务的编程，在这一点上西门子就充当了先行者，西门子S7-200的编程软件设计了大量的编程向导，只需要在对话框中输入一些参数，就可以自动生成包括中断程序在内的用户程序，大大方便了用户的使用.

　　二是PLC向高性能小型化方向发展，PLC的功能正越来越丰富，而体积则越来越小。

　　比如三菱的FX-IS系列PLC，小的机种，体积仅为60×90×75mm，相当于一个继电器，但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以及其他过去只有在计算机上才能具有的处理能力，如浮点数运算、PID调节、温度控制、**定位、步进驱动、报表统计等。从这种意义上说，PLC系统与DCS(集散控制系统)的差别越来越小了，用PLC同样可以构成一个过程控制系统。

　　三是PLC网络化技术的发展。

　　其中有两个趋势：一方面，PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是迅速向开放式系统发展，各***PLC除形成自己各具特色的PLC网络系统、完成设备控制任务之外，还可以与上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息管理系统的一部分；另一方面，现场总线技术得到广泛的采用，PLC与其他安装在现场的智能化设备，比如智能仪表、传感器、智能型电磁阀、智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质(比如双绞线、同轴电缆、光缆)链接起来，并按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场网络，这种网络与单纯的PLC远程网络相比，配置更灵活，扩展更方便，造价更低，性能价格比更好，也更具开放意义。

　　四是嵌入式PLC具有很大的发展空间。

　　嵌入式PLC的发展也呈现多元化，国内外均有良好表现：德国赫优讯推出的将现场总线技术和PLC技术结合的net PLC很有特色；国内几年前就有华中科技大学在EASYCORE1.00核心芯片组中加载了嵌入式PLC系统软件，作为硬件平台，开发了多模人通道的嵌入式PLC；还有一种发展路径是以开发PLC与人机界面相结合的硬件/软件一体化为目标的平台，充分利用了CASE工具，结合各类嵌入式芯片的开发平台和各种输入/输出通道的硬件电路库，专为机电设备开发客制化、具有ODM性质的专用PLC。

　　在我国嵌入式PLC的发展空间，首先在于它十分有利于发挥我国自动化行业发展的两大特点：有相当雄厚的为机电设备配套的市场基础，并拥有足够的、性价比全球优的设计开发队伍。我们完全可以以低的成本、较高的质量，并按客制化的要求设计、生产为机电设备配套的嵌入式PLC，来代替通用PLC。

　　同时，嵌入式PLC的硬件、软件、人机界面、通信等各方面的功能设计灵活，易于剪裁，更贴近各种档次的机电设备的要求。嵌入式PLC完全基于嵌入式系统的技术基础，拿来就可用。SOC芯片、嵌入式操作系统与符合工EC61131-3编程语言标准的编程环境等优势，使得其在市场上很容易找到。

边沿脉冲指令分为上升沿脉冲EU(Edge Up)和下降沿脉冲ED(Edge Down)。 

    边沿脉冲指令的使用及说明如表所列。 

表 边沿脉冲指令使用说明 

    边沿脉冲指令EU、ED用法如图所示。 

图 边沿脉冲EU、ED指令 

    EU指令对其之前的逻辑运算结果的上升沿产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，如图中的M0.0。ED指令对逻辑运算结果的下降沿产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，如图中的M0.1。脉冲指令常用于复位、启动及关断条件的判定以及配合功能指令完成一些逻辑控制任务

  置位（S）、复位（R）指令的LAD和STL形式以及功能如表所列。 

表 置位、复位指令的LAD和STL形式以及功能 

    图所示为S、R指令的用法。 

图 S、R指令 

    使用说明： 

    (1)对位元件来说一旦被置位，就保持在接通状态，除非对它复位；而一旦被复位就保持在断电状态，除非再对它置位。 

    (2)S、R指令可以互换次序使用，但由于plc采用扫描工作方式，所以写在后面的指令具有优先权。如在图7.24中，若I0.0和I1.1同时为1，则Q0.0、Q0.1肯定处于复位状态而为0。 

    (3)如果对计数器和定时器复位，则计数器和定时器的当前值被清零。 

    (4)N的范围为1～255，N可为：VB、IB、QB、MB、SMB、SB、LB、AC、常数。 

    (5)S、R指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和L