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可編程自動控制器的優勢
已閱[118]次[2020/2/19]

  在建立控制系統時,系統集成商毫無例外地總是希望能使用比較少的設備來實現更多的功能。他們需要控制系統不僅能處理數字I/O和運動,而且還可以集成用于自動化監控和測試的視覺功能和模塊化儀器。此外,控制系統還必須能實時地處理控制算法和分析任務并把數據傳送回企業。您是否能同時擁有PC的功能和PLC(可編程控制器)的可靠性嗎?可編程自動控制器(PAC)就是這樣的平臺,它能最佳結合地PC和PLC兩者的優勢,并正逐漸占領工業自動化領域。

市場調查公司ARC咨詢機構首次采用PAC這一術語,它定義了一種新類型的控制器,該控制器結合了PC的處理器、RAM和軟件的優勢,以及PLC固有的可靠性、堅固性和分布特性。PAC采用COTS(現有的商業化)技術,非常適合于工業化環境,它具有可伸縮性,易于維護和較低的發生故障時間等特性。PXI(用于儀器的擴展型PCI)已成為快速增長的PAC平臺;如NI,Chroma,LeCroy和JTAG等供應商現在可提供1,000多種獨特的I/O模塊,包括模擬I/O,數字I/O,視覺,運動和高精度數據采集。PXI結合了PCI總線的電路特性和CompactPCI堅固的歐卡機械結構,這種結構已在工業環境中成功使用了許多年。

十年前當Internet還處于雛形時,機器視覺非常昂貴,而且基于PC的儀器還沒有出現,那時PLC統治了整個自動化領域。即使是今天,那些使用數字I/O進行簡單控制的工程師依然感到PLC是他們最好的選擇。然而,如果考慮到要為您的PLC增加視覺,運動,儀器和分析功能,那么您就會明白為什么PAC正逐漸占領自動化領域。本文中我們將在成本,高級功能,外形結構,控制器,I/O和軟件這六個方面,詳細介紹在未來自動化應用中PAC優于PLC的20條原因。

成本

1.采用單一的控制器節省了成本現在您可以考慮使用PAC,它具有單一的控制器和機箱,可用于處理數字和模擬I/O,具有運動,視覺功能和模塊化儀器,因此不需要花錢購買多個控制器。如果您需要控制系統具有多種功能,如視覺或模塊化儀器,那么采用PAC將是最為經濟的。

高級功能

2.高級控制在能源或材料的成本很高的情況下,工程師需要優化他們簡單的PID控制算法來以最大程度地減少浪費。這些復雜的算法常常采用如模糊邏輯或神經網絡等控制設計技術,從而可以最大限度地降低過程控制的穩定時間。傳統上,PLC所能實現的PID控制算法并沒有為特定的過程進行優化。高級的控制算法不僅需要強大的浮點處理器,而且還要占用大量的內存,使用PAC平臺則可以滿足這些條件。

3.實時分析在機器監控應用中,需要實時采集地來自模擬或數字I/O通道的數據,從而能有效地檢測故障狀態。您可能要進行如階次跟蹤和振動分析這些復雜工作來有效地檢測機器的狀況。對于這些應用,您可以使用PAC的高效平臺來進行實時地分析工作。

4.數據庫/網絡連接利用來自廠房內的實時數據,操作人員可以在控制室內根據所得的信息制定決策。然而,要使控制系統具有輸出現場數據的功能是很困難的。企業系統一般采用標準的ODBC,ADO和XML以獲得來自自動化系統的數據。
PLC只能通過標準的OPC進行通信,這意味著需要增加一臺PC來采用OPC獲取數據并使用如ODBC、ADO和XML這樣的標準把數據傳送給企業。為了能有效地把現場數據傳送到ERP系統中,控制系統必須能直接和外部數據庫通信——您可以使用PAC來完成這些工作。5.安全性在把控制系統與數據庫和網絡連接時,您需要考慮安全問題。出于安全的利益,許多廠商選擇不把自動化系統和企業數據庫相連,但是對于大多數廠商而言,連接所帶來的好處要遠大于安全方面的顧慮。盡管可以對PLC加鎖來防止他人入侵工廠的網絡,但是由于PLC通過以太網發送非加密包,所以它并不適合用于防止黑客入侵。PAC在通過網絡傳送數據時,可以對數據加密。盡管目前這還不是需要考慮的第一因素,但是在將來它將是廠房內分布式系統采用PAC的主要原因。
6.多種速度的確定性應用PLC只能以固定的速度運行,而且它不是為以不同循環速率獨立進行處理而設計的。如今,復雜的控制系統中常需要多種速率的確定性應用,它需要有多個循環,每個循環以不同的速率運行。這就要求能進行并行處理,而只有在PAC上運行的操作系統才具有這樣的特性。

外形結構

7.適合于工廠環境工程師選擇PLC的一個常見原因是它能在工廠的環境下正常工作。然而,絕大部分PLC是安裝在NEMA內。在這樣的環境里,PXI平臺附加的冷卻裝置,堅固的外表面和增強的抗沖擊和振動指標都使系統具有和PLC相同的可靠性。

8.伸縮性和靈活性由于廠商傾向于使用柔性的自動化系統來滿足客戶不斷更新的要求,所以他們需要控制系統具有模塊化、靈活性和伸縮性。PLC系統由于受到了I/O的限制,只能在數字和運動方面具有伸縮性,而PAC不僅具有PLC的伸縮性,而且您還可以在系統上增加視覺,模塊化儀器或高速模擬I/O。您也可以通過以太網來使用多個PC并根據需要增加或減少PC的數目。

9.易于替換對于現場工程師而言,最大限度地減小的故障時間是非常重要的。在對控制系統進行更新或更換I/O模塊時,您需要能最大程度地減少更換或增加模塊的工作量。PAC的模塊化特性滿足這方面的要求。

控制器

10.計算機電源對于如機器狀態監控這樣高速,需要大量內存的應用,具備高速的處理器和大容量的內存就非常重要。由于您采用了現有的硬件來構建基于PAC的系統,所以您的PAC控制器可使用Pentium4處理器并具備上G的RAM。

11.存儲功能如果無法保存和查看歷史信息,那么信息還有什么用呢?PLC傳統上就缺乏數據記錄的功能。而PAC則可以根據您指定的時間、方式和數據格式來記錄數據。

12.數字I/O傳統上,PLC平臺的數字I/O只能為工業傳感器和激勵器提供標準的電壓驅動電流。然而,新的如NI651x系列模塊的數字I/O則可以提供24V的電壓,高達500mA的驅動電流和光學隔離,并且它還具有看門狗定時器,可編程電源啟動狀態,用于提高安全性和可靠性的輸入濾波器等特性,而成本只有每通道5美元。

13.模擬I/O主要由于PCI總線速度快的原因,傳統上采用基于PC平臺來提供模擬I/O。

目前某些PLC也具有模擬I/O模塊,但是它們的編程十分復雜而且不適合用于高分辨率和大數據量的應用。PAC所提供的模擬輸入速率可高達每秒200M并具有24位的分辨率。
14.運動控制在各種平臺中,特別是當您需要高于兩軸運動方式時,軟件起著主要的作用。在PXI平臺上的運動控制器可以提供高達8軸的運動方式,而且可以使用NI運動助手對系統進行輕松地配置。15.機器視覺數據傳輸速率是在PLC平臺上提供視覺功能的最大障礙。目前,無論您是要自動監測零件還是檢驗藥品的包裝,您都可以在PXI平臺上使用用于視覺應用的模擬、數字和FireWire攝像機。您可以在控制程序中集成多種視覺算法,如模式匹配,光學字符識別,顏色匹配,規格和顏色檢測。

16.儀器近來,材料處理公司已經開始在他們的自動化系統中集成測試功能,從而可以為客戶提供全面的測試和自動化方案。I/O所需要的模塊化儀器包括數字化儀,信號源,任意波形發生器和其它儀器。這些類型的I/O需要具備在PAC平臺上才有的高速數據傳輸速率。

17.網絡和PLC類似,PAC可以通過各種工業化的現場總線提供互聯,如FOUNDATIONFieldbus,DeviceNet,CAN,Modbus,Ethernet,Profibus,串口等。PAC不僅能作為分布式I/O模塊的主控設備,而且也可以作為從屬設備添加到已有系統中。

軟件

18.實時操作系統在PAC平臺上您可以使用如RTLinux,PharlapETS,QNX和VxWorks這些實時的操作系統(RTOS)。一般來講,實時系統的編程很困難,但是使用如LabVIEWRT這樣的軟件可以改變工程師開發實時系統的方式。現在工程師可以把Windows上開發的程序下載到實時運載平臺上,如PXI控制器。

19.人機界面特別是在混雜和過程控制工業中,大多數控制系統需要一個能連接控制系統的人機界面。一個HMI由一個觸摸屏組成,它可以包含一個嵌入式控制器也可以沒有。由于基于PAC的系統考慮到了用于I/O的相同控制器的使用,所以您也就不需要添加額外的嵌入式控制器來實現HMI的圖像顯示。

20.簡單易用的開發環境雖然傳統的梯形邏輯編程非常適合于數字I/O的編程,然而對于處理模擬I/O,運動或視覺這種編程方式則十分麻煩。PAC可以用通用的語言編寫控制程序,為您提供了很大的靈活性,這些通用語言包括C,C++,VisualBasic,LabVIEW甚至是傳統的梯形邏輯。

很顯然,現如今的工程師除了PLC控制還可以有另外的選擇。PAC能為您增加所需的PC功能以用于高級控制,實時分析或連接企業數據庫,而且同時保持了PLC的可靠性。如果您需要集成不只數字I/O和運動控制或者需要更快的計算機處理能力的話,PAC可能是非常好的選擇。

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