在項目一開始就選擇最合適的控制平臺,可以增加項目成功的機會。在控制器的選擇上,系統集成商可以提供幫助。
現在的控制系統,功能更強大,更靈活、便于組態(tài)和編程,也更容易與之通訊。但是,如果選擇太多的話,也可能會造成一些問題,尤其是在為項目選擇合適的控制器的時候。如果了解了不同產品的特性、局限性和兼容性的話,在PLC、PAC、或者IPC之間,工程師就可以做出恰當的選擇。
在項目一開始就選擇最合適的控制平臺,可以增加項目成功的機會。在控制器的選擇上,系統集成商可以提供幫助。
現在的控制系統,功能更強大,更靈活、便于組態(tài)和編程,也更容易與之通訊。但是,如果選擇太多的話,也可能會造成一些問題,尤其是在為項目選擇合適的控制器的時候。如果了解了不同產品的特性、局限性和兼容性的話,在PLC、PAC、或者IPC之間,工程師就可以做出恰當的選擇。
控制器替代繼電器
直到1960年代末期,仍是由繼電器組成的控制系統控制離散功能,獨立的回路控制器控制仿真功能。這帶來了很多挑戰(zhàn),包括繼電器要占用大量空間,變更時費時、費力、費錢,故障診斷時也非常麻煩。
在1970年代早期,PLC橫空出世,被廣泛的應用于工業(yè)生產中,逐步取代了繼電器系統。第一代PLC體積龐大(盡管這樣,仍然要比繼電器墻要?。?,用專用的終端系統完成編程,指令集也非常小巧。
70年代末期,分布式控制系統(DCS)開始取代獨立的回路控制器,將過程模擬控制環(huán)境集中化。典型的DCS系統包括多個輸入/輸出(I/O)機架(布置在終端控制器附近),基于PC的可視化和工程師站。圖形或工程屏幕是DCS系統不可分割的一部分,主要用于與過程的交互或者調節(jié)回路。在1980年代早期,PLC系統開始向DCS系統靠近,開始包含部分分布式部件和機架。
PLC發(fā)展很快,包括增強的處理能力、增大的內存和提升的位處理能力以及減小的體積。這些進步,使其遠遠超越了初始PLC的概念,并派生出幾種新自動化控制系統。兩類自動化系統包括PAC和IPC。盡管PLC的基本概念仍然同1970年代早期的一樣,但是PAC和IPC增加了一些新的功能,使其與基本的PLC概念區(qū)分開來。
PLC
對很多小型自動化系統來講,PLC仍然保持著最基本的組成模塊?,F在,PLC的控制器能力超強。通常的用途包括OEM設備,比如包裝機、填料器、托盤堆垛機以及小型的過程裝置。一般情況下,PLC與設備層的HMI配合使用,以便實現可視化和報警。PLC能夠處理超高速I/O、順序控制、PID控制、數字和仿真I/O以及指令集,這已經遠遠超越了1970年代和1980年代的PLC。根據不同的PLC模型和制造,經常會有很多其它特殊的模塊以便實現高速計數、網絡接口、運動控制和其它功能。
幾乎所有的PLC都有內置的用于現場層面、設備層面和以太網層的通訊。這些網絡包括,EtherNet/IP、Profibus、Profinet、基金會現場總線以及ModbusTCP等。這些網絡協議可以使用點對點(PLC到PLC)通訊、分布式I/O功能以及HMI/SCADA通訊。盡管現在的PLC系統,與很多年前的系統相比,功能非常強大,但是也有其局限性。在這個競爭的年代,為了將價格保持在較低的水平,廠家限制了所能處理的I/O點的數量以及可以安裝的邏輯的數量。
控制器選擇決策矩陣表
表格所示的是一個技術選擇矩陣的例子,黃色部分為最高等級。創(chuàng)建客觀的表格,有助于用戶在PLC、PAC和IPC之間選擇時,消除主觀因素的影響。當用戶沒有可用的衡量標準,或者系統集成商幫助推薦方案類型或者品牌時,這個表格非常有用。
PAC
與基本的PLC單元相比,大型項目通常需要幾個分布式機架,而超大的應用一般需要更多的處理能力和內存。PAC除了具有上面的PLC系統所列的功能外,還有其它的特性。
PAC系統面向大型的分布式控制,比如大型包裝線、離散的生產控制系統、大型裝置或工廠的過程控制系統。現有的指令集更先進,并且是專門定制的,比如專門為過程控制、順序控制、批處理和設備控制等定制。某些生產制造商則更近一步,開發(fā)并發(fā)布了專門為行業(yè)定制的指令集,比如油氣行業(yè)、核電、釀造以及其它特殊的領域。這些特殊的指令集一般非常強大CONTROLENGINEERINGChina版權所有,需要較高的處理能力,這就需要PAC具有較強的能力,以便正確的執(zhí)行控制功能。PAC經常與企業(yè)級的SCADA系統配合使用,來實現全廠范圍內的控制和數據收集。
PAC指令集的發(fā)展以及相應的HMI庫,使得PAC和DCS之間的界線變得模糊。很多功能、電源以及DCS的集成,都是由PAC廠家完成。PAC能夠執(zhí)行的先進控制,原來一般是由DCS系統完成,比如模式預測控制(MPC)以及模糊控制。如果不能保證系統的穩(wěn)定,或者在非常復雜的死循環(huán)控制回路中,單純使用PID并不能實現其功能,就可以使用上述控制。
IPC
1990年代,自動化公司開始通過設計軟件在標準PC上仿真PLC的環(huán)境,這就是工業(yè)PC的誕生。PC用于自動化初次嘗試,經常會碰到穩(wěn)定性方面的問題,這主要是由于主機操作系統以及非工業(yè)計算器的故障率造成的。
從那以后,IPC領域獲得了長足的發(fā)展,包括使用強化的工業(yè)計算器,更穩(wěn)定的操作系統,甚至某些生產制造商采用了適用于自動化環(huán)境的實時內核,制造了它們自己的專用IPC。這些實時內核,使得自動化從操作系統環(huán)境中獨立出來,從操作系統出獲得優(yōu)先級的控制權,比如I/O接口。因為IPC運行在PC平臺上,因此和標準PLC相比,它們擁有更現代的處理器和更大的內存。IPC經常可以像自動化程序一樣,在同一臺設備上運行HMI應用,從而可以降低成本。IPC的應用包括OEM設備、撬裝設備和空間受限的工程等。
選擇合適的控制系統
事實上,并沒有一個統一的標準,來確定什么時候使用PAC、PLC或者IPC。很多因素需要考慮,比如預算、規(guī)格大小、技術支持力度、復雜性以及未來的擴展需求等。對于那些需要安全等級水平(SIL)認證和平均故障時間(MTBF)過程的系統,需要投入更多的注意力。
通常,客戶(內部或外部)至少需要確定控制系統的品牌。這主要取決于現有程序的授權、維護和工程培訓、熟悉程度以及區(qū)域供貨商對系統的支持等。
還不清楚?可以創(chuàng)建一個選擇矩陣,列出權重標準,就可以對每一技術進行打分,為選擇提供幫助。給重要的標準或者需求更大的權重,而對想要或者不是那么重要的標準較小的權重。客觀的表格,有助于在做決定時控制工程網版權所有,消除主觀因素的影響。當客戶沒有可用的標準,或者當標準為系統集成商留下空間控制工程網版權所有,可以推薦方案類型或者品牌時,這個表格非常有用。
解決方案可能是PLC、PAC、或者IPC的混合體。即使使用多個品牌的多個控制器,工業(yè)網絡也可使得工廠車間緊密的結合起來。
具有豐富經驗的電力設備專業(yè)集成商,應該能夠基于需求和客戶的期望,為工程制定正確的決定。從一開始的時候,就選擇正確的控制平臺,可以增加項目成功的機會。