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              模糊邊界:PLC和PAC越走越近

                 已經有太多關于可編程邏輯控制器(PLC)和可編程自動化控制器(PAC)之間對比的文章了,是的,這兩個詞匯之間確實有差異,但是,這些差異真的重要嗎?在有些情況下也許并不重要,因為隨著PLC的不斷發展和完善,已經具有和PAC相媲美的功能、性能。

                基于PLC的PAC(PLC-basedPAC),這是筆者杜撰的一個詞。如果從特性、功能和適合的應用來講,在大多數應用場合,由于兩者之間有相當大的重疊,基于PLC的PAC完全可以有效地代替PAC。盡管在基于PLC的PAC和PAC之間有很多相似點,但是仍有一些關鍵的差異需要討論。首先讓我們從PLC的進化來尋找一些線索,看看基于PLC的PAC是如何一步步發展壯大的。

                名稱的由來

                在第一代PLC時期,PLC主要用于替代硬接線繼電器和氣動計時器,實際上那時PLC被稱為可編程控制器,簡稱PC。但是很快,在1980年代初期,PC這個名稱被個人計算機霸占了,于是就經常使用PLC這個詞了。PAC這個名稱則出現于大概15年前,它的出現也許是為了將功能最強的PLC從其它稍遜一籌的弟兄們中區分開來。

                相較于PAC來講,基于PLC的PAC也許是更好的名稱,因為這些控制器融入了過去幾十年中PLC和其它技術所取得的進步。生產制造商已經采用了經驗證、更強大的PLC硬件設計,并將從PC和移動設備領域的最新、低成本技術應用其中。它們融合了這些技術進步,以滿足不斷變化的用戶需求,提供了基于PLC的PAC系統。

                常見功能

                現在,如果你想找到一款工業控制器,不具備PLC或PAC所具有的諸多特性,那可能非常困難。但是,PAC的定義卻有非常大的不同。很多生產制造商在區分PAC和PLC方面存在困難CONTROLENGINEERINGChina版權所有,原因在于兩者之間有很多重要但是共同的特性。這些共同的特性和功能包括:

                ■高速CPU,提供快速掃描;

                ■基于標簽名的功能;

                ■大容量板載存儲;

                ■文檔存儲在控制器中;

                ■任務管理程序組織;

                ■多種內置網絡協議;

                ■數據采集。

                二者還有很多共有特性,更多的是新技術而不是某個類別的分支。舉個例子,更快的掃描時間。相較于千禧年之初的大多數PC機,最新的PLC和PAC處理器芯片的處理頻率要高的多。這種技術進步適用于各個等級的控制器。在考慮CPU的性能和費用方面,這更多的是生產制造商的一種偏好。在很多機器控制領域和其它需要非??斓膱绦兴俣鹊膱龊?,都需要這些高速CPU。

                其它共同功能則是PLC自然進步或演化的一部分?;跇撕灻目刂破骶褪且粋€例子。由于PLC正在逐漸成為集成系統的一部分——相較于單機版控制器而言,這就使得從固定地址的設計轉向基于標簽名的系統變得有意義。這樣,同一個控制系統內的多個平臺,就能夠共享一個公用標簽名數據庫控制工程網版權所有,這一般可以顯著降低前端的開發工作。

                成本更低的內存,使得基于標簽名的系統成為可能。與典型的固定地址PLC系統相比,標簽名會占用更多的內存,因此要實現同樣的應用功能,它們就需要更多的總內存。更大的內存,還可以允許供應商將程序文件存儲在控制器上。這對于現場的故障診斷來講,是個巨大的便利,而且還解決了一個常見問題:當這些文件沒有保存在控制器中時,容易丟失標簽名解釋器文件。

                對于某些PLC和PAC來講,任務管理器給人的印象以及管理程序的方法都比較類似。對于范圍涵蓋多個設備/工藝過程的大型項目來講,程序組織功能是理想的工具。

                常用通訊

                提供集成或可選的通訊協議,往往是供應商的選擇偏好,而不是技術方面的限制。盡管仍然有某些高端控制器只有單個通訊端口,但是很多中、低端的PLC(甚至從1990年代末到2000年代初期),都內置了多個通訊端口。還有很多種選擇可以實現額外的端口和通訊協議。

                PLC和PAC通用的以太網協議,包括EtherNet/IP和ModbusTCP/IP。這些通訊協議為與多種設備和系統之間的連接,包括ERP和商業系統,提供了一種便捷的方式。很多PLC和PAC還提供串口Modbus和ASCII通訊。這些通訊方式在條形碼掃描器、信息通告、電子稱、變頻器、溫度控制器、計時器/計數器和其它設備上比較流行。

                重要差異

                盡管在PLC和PAC之間有很多相似點,它們之間仍然有一些關鍵差異。這些差異大多與高端功能相關。在某些超大型和復雜的應用場合,由于儀表數量、遠程設備、大量的過程控制和監視等其它方面的需求,可能需要使用PAC系統。這些差異一般與硬件配置、擴展功能以及費用等相關(見表1)。

                應用的整體規模,經常是一個用于區分的重要特性。很多小型的PLC,確實也具有通過增加一個總線控制器主模塊,來擴展控制系統的初始邊界的功能。無論是利用多個機架,還是使用專用的遠程I/O,兩者都可以將I/O點數擴展到10萬甚至更多。這可以大幅度降低系統組態和開發所需要的人工時。更新一些的基于PLC的PAC,一般具有較小的體積,因此,在很多情況下要比PAC小很多,這就允許增加更多的外部I/O。

                表1:PAC和基于PLC的PAC之間的重要差異

                還有一些跨界的特性,原來一般將其歸為特殊控制器一類,比如冗余、多語言編程、以及特定的硬件規格。

                盡管基于PLC的PAC可能只有梯形圖邏輯以及某些特定的功能塊,以便可以簡化運動控制,但是大多數PAC卻具有IEC61131-3所列出的五種編程語言:

                1.梯形圖;

                2.功能塊圖;

                3.指令表;

                4.結構化文本;

                5.順序功能圖。

                基于PLC的PAC在行動

                現在,基于PLC的PAC能夠滿足很多領域的應用,從簡單的機器控制到更高端的PAC應用(見圖2)。為了達到此目的,應用了很多新技術以便實現比原有控制系統更低成本、更好的控制器。

                技術進步使得供應商可以提供更快、更多功能的控制器,同時具有更小的物理尺寸。這使得基于PLC的PAC,能夠適用于更廣泛的機器控制應用。很多這樣的機器,都需要較快的掃描時間,從而使得其制造商具有更強的競爭力,并滿足設計規格需求。

                圖2:無論是基于PLC的PAC,還是PAC,都能很好的控制這個大型灌裝生產線,最終的選擇取決于特定的功能和性能要求。

                過去,機器制造商面臨著兩難的選擇:如果利用較小規格的PLC,可以滿足I/O點的需求及物理空間的限制,但是在性能方面則差強人意。一種替代方案是選擇大型PLC或者PAC系統。在大多數情況下,對于簡單的機器控制需求來講,大型控制器有點大材小用,但是又不能不用,否則便無法滿足某種特定的應用需求。

                基于PLC的PAC系統非常適用于小型、在成本方面要求比較高的應用場合,而且它還可以用于需要處理成百上千個模擬量通道的應用場合。很多這樣的控制器,可以將數據點記錄到保存在集成存儲端口的文件中,然后利用內置的網絡服務器經由標準瀏覽器來獲取這些文件。

                典型的基于PLC的PAC系統的大容量存儲功能,使其非常適合于創建1-D或2-D的矩陣來追蹤產品、質量特性、運輸數據和客戶信息?;赑LC的PAC,具有基于標簽名的特性,這就意味著可以非常便捷的與HMI/SCADA、OPC服務器以及數據庫接口。

                PAC滿足高端挑戰

                利用更多特定領域的集成,PAC環境能夠提供獨特的收益。先進運動控制和視覺應用,經常需要PAC的強大功能,是兩個非常好的例子。利用單一PAC平臺,集成多軸協調運動、觸發視覺系統、收集檢查結果,在上述方面確實有其優勢。

                在更大、但是也更昂貴的PAC平臺上,生產制造商一般會提供可以實現可編程安全以及其它特定功能的選項。這些非常特殊的要求,在市場中占有的份額比較小,但是對于某些特定用戶卻十分重要。

                選擇適合的解決方案

                在設計控制系統時,不應該按照PAC、PLC或基于PLC的PAC的定義來選擇。相反,用戶應該根據其特定應用來確定其對控制器的需求,選擇最適合的產品。

                不管應用場合是機器控制、運動控制、過程控制、測繪和數據采集、分布式控制和企業互聯互通,還是上述幾種特性的組合,控制器的定義應該依據應用需求和控制器的功能。

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