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PLC、PAC,还是IPC——如何为应用程序选择最佳的控制器?

传感器技术  · 公众号  ·  · 2017-08-06 07:21

正文

要想弄清楚每种控制器适用于哪种应用,需要考虑不同工业控制器的功能特性和典型应用环境。你的工厂所需要的是PLC、PAC,还是IPC?参见本文中PLC、PAC和IPC详细功能对照表。

图1:现在,有很多种类型的控制器,用户可以根据其特定应用选择合适的控制器。所有图片来源:AutomationDirect

作为最初继电器的替代产品,PLC面世于近50年前。PLC适用于控制各种各样的应用。虽然很多应用PLC的场合,输入/输出(I/O)形式固定,扩展性很小,但最常见的PLC是模块化的机架式设计(通常被称为模块式PLC),可以根据系统需求灵活配置I/O。PLC的中央处理单元(CPU),是典型的定制控制器,因此具有较少的串口和以太网通信功能。虽然也有其它选项,但PLC一般采用梯形图编程,这是一个在价格上非常有竞争力的机器控制选择。

PAC是新一代PLC。尽管这些控制器外形和设计与PLC相似,但PAC所应用的最新技术,则来自于个人消费领域电脑和移动设备的创新,从而使其具有更先进的功能。与PLC相比,PAC系统通常有更强大的通信和数据记录功能。

PAC系统也具有多种编程语言,这些编程语言一般满足国际电工委员会(IEC)61131-3的编程标准,该标准将控制功能延伸到高端应用中。但即使具备高端编程能力,PAC最基本的编程语言仍然是梯形图逻辑。

表1: PLC、PAC和IPC的主要特性比较

要注意的是,任何排名都会带有不同程度的主观分析,不同的人可能会给出不同的结果。

内置数据记录,提供了将系统I/O点直接送入PLC内存进行存储的能力(见图2)。IIoT应用要访问大量数据,因此需要更先进的功能,来实现数据复制、存储、发布、数据库访问、远程访问和电子邮件推送通知等。数据和应用安全方面的增强功能,可以通过用户名和密码进行内置,但它通常在控制器的上一层:如人机界面(HMI)来实现。最后列出的功能,在某些情况下可能是最重要的功能,就是基于系统平均成本价格。

图2:高端PLC在工业物联网(IIoT)领域运行的很好,主要是因为配置了内置数据记录、数据处理以及先进的通信功能。

从应用环境考量


根据不同的应用需求,有的控制系统的功能要好于其它的系统,但这种判断往往会因人和每种工作环境的不同而有所差异(见表2)。

表2:工业控制器在典型应用中的性能表现

再次提醒,所有这些排名都是主观的,对于不同的应用,结果可能因人而异。


图3:由于具有广泛的特性和功能, PAC涵盖了PLC和工业IPC之间的地带,并与两者功能显著重叠。

PAC通常可以处理多轴运动控制以及两轴或更高层级的协调运动。如果需要,有些PAC可以进行环形内插法,控制八个或更多轴的运动。PAC配置的高速通信,使其可以与智能视觉传感器进行通信,来回传递实时数据。这也使得在PAC内实施视觉运动控制成为可能。


用于过程控制的IPC系统


IPC非常适合具有比例-积分-微分(PID)和其它算法控制要求的过程控制应用。这些项目更复杂,往往具有更多的模拟I/O点数,因此通常需要更高水平的数学和先进PID控制功能。

由于具有强大的数据采集能力和丰富的通信选项,分布式数据采集与控制应用场合非常适合于IPC。在许多工厂中,较小的装置系统通常分布在整个设施内,一般拥有自己的基于PLC的控制,并利用这些PLC与中央IPC进行通信。


混合控制应用


尽管与PAC功能多有重叠,IPC仍然非常适合批量和连续过程控制,以及与自动化机器一起协同工作,从原料进入到产品输出,形成一个完整的生产制造过程。在整个工艺过程内,这些应用的控制系统,可以连接位于多个装置内的扩展应用,也可以使用多个协调处理器。


选择最优控制器,从应用开始,需要考虑很多因素。很多应用程序可以通过PLC、PAC、或IPC控制,但通常会有某种控制器最适合。花费一定的时间,为应用程序选择合适类型的控制器,就可以获得最简单、性价比最好的控制系统。