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如何在PLC、PAC和IPC之间做出最佳选择?

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如何在PLC、PAC和IPC之间做出最佳选择?

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【摘要】:
如何在PLC、PAC和IPC之间做出最佳选择?  在项目一开始就选择最合适的控制平台,可以增加项目成功的机会。在控制器的选择上,系统集成商可以提供帮助。  现在的控制系统,功能更强大,更灵活、便于组态和编程,也更容易与之通讯。但是,如果选择太多的话,也可能会造成一些问题,尤其是在为项目选择合适的控制器的时候。如果了解了不同产品的特性、局限性和兼容性的话,在PLC、PAC、或者IPC之间,工程师就可

 

如何在PLCPACIPC之间做出最佳选择?

 

 

在项目一开始就选择最合适的控制平台,可以增加项目成功的机会。在控制器的选择上,系统集成商可以提供帮助。

  现在的控制系统,功能更强大,更灵活、便于组态和编程,也更容易与之通讯。但是,如果选择太多的话,也可能会造成一些问题,尤其是在为项目选择合适的控制器的时候。如果了解了不同产品的特性、局限性和兼容性的话,在PLCPAC、或者IPC之间,工程师就可以做出恰当的选择。

  控制器替代继电器

  直到1960年代末期,仍是由继电器组成的控制系统控制离散功能,独立的回路控制器控制模拟功能。这带来了很多挑战,包括继电器要占用大量空间,变更时费时、费力、费钱,故障诊断时也非常麻烦。

  在1970年代早期,PLC横空出世,被广泛的应用于工业生产中CONTROL ENGINEERING China版权所有,逐步取代了继电器系统。第一代PLC体积庞大(尽管这样,仍然要比继电器墙要小),用专用的终端系统完成编程,指令集也非常小巧。

  70年代末期,分布式控制系统(DCS)开始取代独立的回路控制器,将过程模拟控制环境集中化。典型的DCS系统包括多个输入/输出(I/O) 机架(布置在终端控制器附近),基于PC的可视化和工程师站。图形或工程屏幕是DCS系统不可分割的一部分,主要用于与过程的交互或者调节回路。在1980年代早期,PLC系统开始向DCS系统靠近,开始包含部分分布式部件和机架。

  PLC发展很快,包括增强的处理能力、增大的内存和提升的位处理能力以及减小的体积。这些进步,使其远远超越了初始PLC的概念,并派生出几种新自动化控制系统。两类自动化系统包括PACIPC。尽管PLC的基本概念仍然同1970年代早期的一样,但是PACIPC增加了一些新的功能,使其与基本的PLC概念区分开来。

  PLC

  对很多小型自动化系统来讲,PLC仍然保持着最基本的组成模块。现在,PLC的控制器能力超强。通常的用途包括OEM设备,比如包装机、填料器、托盘堆垛机以及小型的过程装置。一般情况下,PLC与设备层的HMI配合使用,以便实现可视化和报警。PLC能够处理超高速I/O、顺序控制、PID控制、数字和模拟I/O以及指令集,这已经远远超越了1970年代和1980年代的PLC。根据不同的PLC模型和制造,经常会有很多其它特殊的模块以便实现高速计数、网络接口、运动控制和其它功能。

  几乎所有的PLC都有内置的用于现场层面、设备层面和以太网层的通讯。这些网络包括,EtherNet/IP ProfibusProfinet、基金会现场总线以及 Modbus TCP等。这些网络协议可以使用点对点(PLCPLC)通讯、分布式I/O功能以及HMI/SCADA通讯。尽管现在的PLC系统,与很多年前的系统相比,功能非常强大,但是也有其局限性。在这个竞争的年代,为了将价格保持在较低的水平,厂家限制了所能处理的I/O点的数量以及可以安装的逻辑的数量。

控制器选择决策矩阵表

表格所示的是一个技术选择矩阵的例子,黄色部分为最高等级。创建客观的表格,有助于用户在PLCPACIPC之间选择时,消除主观因素的影响。当用户没有可用的衡量标准,或者系统集成商帮助推荐方案类型或者品牌时,这个表格非常有用。图片来源:Stone Technologies

  PAC

  与基本的PLC单元相比,大型项目通常需要几个分布式机架,而超大的应用一般需要更多的处理能力和内存。PAC除了具有上面的PLC系统所列的功能外,还有其它的特性。

  PAC系统面向大型的分布式控制,比如大型包装线、离散的生产控制系统、大型装置或工厂的过程控制系统。现有的指令集更先进,并且是专门定制的,比如专门为过程控制、顺序控制、批处理和设备控制等定制。某些生产制造商则更近一步,开发并发布了专门为行业定制的指令集,比如油气行业、核电、酿造以及其它特殊的领域。这些特殊的指令集一般非常强大,需要较高的处理能力CONTROL ENGINEERING China版权所有,这就需要PAC具有较强的能力,以便正确的执行控制功能。PAC经常与企业级的SCADA系统配合使用,来实现全厂范围内的控制和数据收集。

  PAC指令集的发展以及相应的HMI库,使得PACDCS之间的界线变得模糊。很多功能、电源以及DCS的集成,都是由PAC厂家完成。PAC 能够执行的先进控制控制工程网版权所有,原来一般是由DCS系统完成,比如模式预测控制(MPC)以及模糊控制。如果不能保证系统的稳定,或者在非常复杂的闭环控制回路中,单纯使用PID并不能实现其功能,就可以使用上述控制。

  IPC

  1990年代,自动化公司开始通过设计软件在标准PC上仿真PLC的环境,这就是工业PC的诞生。PC用于自动化初次尝试,经常会碰到稳定性方面的问题控制工程网版权所有,这主要是由于主机操作系统以及非工业计算机的故障率造成的。

  从那以后,IPC领域获得了长足的发展,包括使用强化的工业计算机,更稳定的操作系统,甚至某些生产制造商采用了适用于自动化环境的实时内核,制造了它们自己的专用IPC。这些实时内核,使得自动化从操作系统环境中独立出来,从操作系统出获得优先级的控制权,比如I/O接口。因为IPC运行在PC平台上,因此和标准PLC相比,它们拥有更现代的处理器和更大的内存。IPC经常可以像自动化程序一样,在同一台设备上运行HMI应用,从而可以降低成本。IPC的应用包括OEM设备、撬装设备和空间受限的工程等。

  选择合适的控制系统

  事实上,并没有一个统一的标准,来确定什么时候使用PACPLC或者IPC。很多因素需要考虑,比如预算、规格大小、技术支持力度、复杂性以及未来的扩展需求等。对于那些需要安全等级水平(SIL)认证和平均故障时间(MTBF)过程的系统,需要投入更多的注意力。

  通常,客户(内部或外部)至少需要确定控制系统的品牌。这主要取决于现有程序的授权、维护和工程培训、熟悉程度以及区域供应商对系统的支持等。

  还不清楚?可以创建一个选择矩阵,列出权重标准,就可以对每一技术进行打分,为选择提供帮助。给重要的标准或者需求更大的权重,而对想要或者不是那么重要的标准较小的权重。客观的表格,有助于在做决定时,消除主观因素的影响。当客户没有可用的标准,或者当标准为系统集成商留下空间,可以推荐方案类型或者品牌时,这个表格非常有用。

  解决方案可能是PLCPAC、或者IPC的混合体。即使使用多个品牌的多个控制器,工业网络也可使得工厂车间紧密的结合起来。

  具有丰富经验的系统集成商,应该能够基于需求和客户的期望,为工程制定正确的决定。从一开始的时候CONTROL ENGINEERING China版权所有,就选择正确的控制平台,可以增加项目成功的机会。(作者:Ryan Williams

 

 

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