小型耐用的可編程邏輯控制器(PLC),是邏輯控制領(lǐng)域發(fā)展最快的一類(lèi)產(chǎn)品,而可編程自動(dòng)控制器(PAC)的功能與PLC類(lèi)似,只是PAC還帶有幾種不同的可選功能。
Schneider Electric公司的Tele-mecanique Twido Nano PLC,
可以控制那些水果及蔬菜加工廠的輸送和包裝生產(chǎn)線。
你需要選用一套微型PLC,還是一套PAC(可編程自動(dòng)控制器)?它們之間的區(qū)別在哪里?如果你確實(shí)想選用一套可編程邏輯控制器,那么什么叫做微型PLC呢,原來(lái)那些傳統(tǒng)的名稱(chēng)還適用嗎?
也許有時(shí)用戶不但要考慮到控制器的功能性(這些功能性是由自動(dòng)化設(shè)計(jì)所決定,并通過(guò)相應(yīng)實(shí)施得來(lái)的),還需認(rèn)識(shí)到對(duì)于系統(tǒng)的正確使用、維修和升級(jí),往往比選用控制器的種類(lèi)更為重要。至于要評(píng)估系統(tǒng)的處理規(guī)模,那些諸如輸入/輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)的傳統(tǒng)衡量方法已經(jīng)不再適用;用戶僅僅需要關(guān)注,"那些為滿足相關(guān)應(yīng)用而需要的各項(xiàng)功能"可否達(dá)成,而輸入/輸出(I/O)點(diǎn)數(shù),只需為“系統(tǒng)將來(lái)可能的擴(kuò)展”稍微放大一點(diǎn)即可。
通常來(lái)說(shuō),PAC在形式上與PLC很相似,功能上有經(jīng)過(guò)工業(yè)化加固的基于PC的邏輯和其他處理能力,但是,PAC比PLC更加開(kāi)放、更容易掌握、同時(shí)還具備內(nèi)置的通訊功能、編程也更為靈活。
即便如此,PLC在用戶使用的容易程度方面、通訊功能方面以及其他功能方面,繼續(xù)保持其領(lǐng)先地位。2004年中期,ARC咨詢集團(tuán)就指出,“目前,PLC已經(jīng)成為一種使用得如此普遍的商品,以至于連PLC的制造廠商都無(wú)法知道,那些通過(guò)分銷(xiāo)商銷(xiāo)售的nano(毫微)型PLC和微型PLC,他們的最終用戶究競(jìng)是誰(shuí)?”CONTROL ENGINEERING 2004年11月的PLC專(zhuān)題研究也曾指出,“微型和中型PLC是安裝使用的最為廣泛的類(lèi)型?!?
Panasonic Electric Works(美國(guó))有限公司(前Aromat,NAiS公司)資深技術(shù)支持專(zhuān)家Sydney Brooks先生說(shuō),小型化PLC功能緊湊的特點(diǎn),在幾年前幾乎沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)。但今天像該公司最新緊湊型磚式PLC,其I/O卡槽排放在PLC的上部;且配備有八個(gè)內(nèi)置的高速計(jì)數(shù)器,可用于編碼器、接近以及光電傳感器,而相比之下,其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品平均下來(lái),只有兩個(gè)同類(lèi)計(jì)數(shù)器而已。
Wago產(chǎn)品經(jīng)理Mark DeCramer先生說(shuō),“與其他類(lèi)型的PLC一樣,絕大多數(shù)微型PLC都已采用IEC 61131-3的編程標(biāo)準(zhǔn),而該標(biāo)準(zhǔn)定義了一種標(biāo)準(zhǔn)化的指令集,數(shù)據(jù)類(lèi)型,以及編程環(huán)境?!彼€補(bǔ)充說(shuō),大家對(duì)這種標(biāo)準(zhǔn)的很多優(yōu)點(diǎn)經(jīng)常是熟視無(wú)睹,比如說(shuō)“可重復(fù)使用的代碼,獨(dú)立于處理器的編程環(huán)境,可在不同品牌的PLC之間通用的編碼手操器,用戶更快的掌握速度。”如果你目前不在使用由IEC 61131-3編程標(biāo)準(zhǔn)所支持的微型PLC,那么你在微型PLC硬件上省下的金錢(qián),將花在額外的工程實(shí)施及人員培訓(xùn)之上。
采用PAC還是PLC,或者兩者兼用?
National Instruments公司數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品經(jīng)理Gricha Raether先生建議大家,用戶應(yīng)該根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合,來(lái)決定是采用PLC還是PAC(或者兩者兼用)。
Raether先生說(shuō),“今天的控制處理過(guò)程,很大程度上依賴(lài)包羅萬(wàn)象的信號(hào)和數(shù)據(jù),其涵蓋的范圍包括模擬及數(shù)字輸入輸出設(shè)備、高分辨率高速的攝像機(jī)、以及多軸運(yùn)動(dòng)控制器?!薄昂芏鄳?yīng)用場(chǎng)合,比如高速生產(chǎn)線、實(shí)時(shí)的機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)、高精度控制、以及復(fù)雜過(guò)程控制,他們往往需要在確定的時(shí)間間隔內(nèi),執(zhí)行完成高速的數(shù)據(jù)采集、先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析以及處理算法?!?
Raether先生補(bǔ)充說(shuō),高端的PLC可以滿足上述部分要求,然而,工程師們?yōu)榱四軌蚋咝У靥幚磉@些信號(hào),他們需要一些可供計(jì)算的資源,如浮點(diǎn)處理器以及足夠的內(nèi)存。PAC就是將這些有現(xiàn)貨供應(yīng)的硬件與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)集成在一起,為控制工程師提供一種低成本高效益的工作平臺(tái)。NI公司的產(chǎn)品中包含了PAC和邏輯處理板,但未包含PLC。
對(duì)于North Eastern Ohio 有限公司-這家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)油漆設(shè)備的制造商,他們的Artomation
系列產(chǎn)品,提供了包括"Wago I/O模塊和基于以太網(wǎng)的微型PLC"在內(nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng)。

Schneider Electric公司的低端控制產(chǎn)品首席專(zhuān)家及組長(zhǎng)-Tim Roberts先生說(shuō),當(dāng)用戶在選擇“更為小型的PLC,還是更為大型的PAC”時(shí),主要考慮的是實(shí)際應(yīng)用中的處理規(guī)模和范圍,然后才能決定,一套類(lèi)似于‘nano PLC’這樣的小型PLC是否合適?最后得出的結(jié)論往往是,一套nano PLC對(duì)于復(fù)雜的機(jī)械方面的應(yīng)用還比較合適,而一套PAC則更加適用于復(fù)雜的過(guò)程控制。Roberts先生補(bǔ)充說(shuō),“如果初步認(rèn)為一套更為小型的PLC,可以適用于此處應(yīng)用場(chǎng)合的話,那么下一步就應(yīng)該判斷,該類(lèi)PLC是否有足夠的I/O點(diǎn)數(shù)(離散量和模擬量),是否有PID回路的處理能力,是否有足夠的內(nèi)存和通訊處理能力,是否有足夠快的處理速度。如果安裝空間不是很大的話,那么同樣還需考慮系統(tǒng)硬件的物理尺寸?!痹趯?shí)際的應(yīng)用中,當(dāng)今小型控制器的優(yōu)勢(shì)和適應(yīng)性已經(jīng)展現(xiàn)出來(lái)。
自動(dòng)噴漆
North Eastern Ohio有限公司(一家自動(dòng)化油漆機(jī)器的OEM廠商),需要一種帶有數(shù)字和模擬輸出的、對(duì)多軸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行近乎于實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制的自控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)先配置中包含有運(yùn)動(dòng)專(zhuān)用卡和I/O卡,它們又安裝在一臺(tái)運(yùn)行實(shí)時(shí)的、基于UNIX操作系統(tǒng)的工業(yè)PC機(jī)中。相關(guān)代碼駐留在PC機(jī)和運(yùn)動(dòng)專(zhuān)用卡中。
雖然基本系統(tǒng)早已安裝成型,但由于在使用的過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)增加一些基于I/O的邏輯功能,如油漆填充這類(lèi)的、可獨(dú)立操作的、非自動(dòng)機(jī)械類(lèi)的功能,所以系統(tǒng)需要不停的升級(jí),才能夠維持既有的運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)。新的應(yīng)用場(chǎng)合將“基于以太網(wǎng)的、功能卓越的運(yùn)動(dòng)控制器”,“微軟公司W(wǎng)indows平臺(tái)的PC機(jī)”以及“Wago以太網(wǎng)可編程現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器”結(jié)合在一起。Digital Coating Devices Inc公司的Automation系統(tǒng),就提供并集成了控制器和HMI(人機(jī)界面);該公司的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)副總裁-Chuck Greene先生簡(jiǎn)單描述了此類(lèi)應(yīng)用帶來(lái)的好處:
● 由于運(yùn)動(dòng)控制器是由相同廠家提供,因此運(yùn)動(dòng)控制的相關(guān)軟件不需修改;
● 使用微軟公司W(wǎng)indows平臺(tái)的PC機(jī),將PC機(jī)的成本降低50%以上;
● Wago I/O連接器通過(guò)Modbus 協(xié)議,直接為運(yùn)動(dòng)控制提供通訊。由于使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,I/O模塊的成本降低10~20%。同時(shí),有多達(dá)40%的機(jī)器類(lèi)控制系統(tǒng)需要擴(kuò)展的I/O連接器,而使用電源配給模塊,在現(xiàn)場(chǎng)使用任何的電壓等級(jí)都可將其納入原有系統(tǒng)。可實(shí)現(xiàn)與多種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通訊,其中包括RS-485。