工控現(xiàn)場四種控制器,該如何選擇?

時間:2022-05-07

來源:控制工程網(wǎng)

導(dǎo)語:邊緣控制器設(shè)備是工業(yè)自動化領(lǐng)域的最新發(fā)展。新一代控制器的設(shè)計,旨在利用最新的IT通信和物聯(lián)網(wǎng)方面的技術(shù)進步,同時保留PLC/PAC在OT方面的優(yōu)勢。

  對于自動化系統(tǒng)來說控制器相當于大腦,它決定了詳細的設(shè)計路徑,因此企業(yè)必須選擇合適的控制器組件。盡管產(chǎn)品在功能上有所重疊,但以下是OT項目中最受歡迎的4種控制器類型:

  ●可編程邏輯控制器(PLC):提供基本但功能強大的控制選項,尤其適用于離散控制應(yīng)用。

  ●可編程自動化控制器(PAC):與PLC類似,但在通訊、數(shù)據(jù)處理和過程控制應(yīng)用方面,通常更先進。

  ●工業(yè)計算機(IPC):堅固耐用、功能強大的計算機,用戶需要投入大量工作來集成硬件、軟件和遠程輸入/輸出(I/O)以實現(xiàn)控制功能。

  ●邊緣可編程工業(yè)控制器(簡稱邊緣控制器):內(nèi)置PLC/PAC功能,但結(jié)合了高級編程和安全選項、本地可視化和廣泛的通信功能,就像PC一樣。

  在為應(yīng)用選擇控制器時,通常會有多種可行方案。為了選擇最合適的控制器,需要評估多個特性,并考慮不同應(yīng)用環(huán)境下的具體應(yīng)用情況。

  在任何自動化項目中,控制器都扮演著核心角色,大致可以實現(xiàn)如下功能:

  ●監(jiān)視和控制I/O點;

  ●與其它控制器進行交互;

  ●與智能現(xiàn)場設(shè)備連接;

  ●與操作員接口終端和HMI可視化系統(tǒng)接口;

  ●與監(jiān)控和企業(yè)級系統(tǒng)進行通信。

  1PLC和PAC,究竟選哪個?

  PLC和PAC都是針對OT角色而構(gòu)建和優(yōu)化的,代表了經(jīng)典的控制器選擇。當然,PLC和功能更全的PAC,已成為大多數(shù)機器和很多過程的主要控制產(chǎn)品。它們快速、可靠且價格合理,完全適合惡劣的工業(yè)環(huán)境。還有其它一些補充產(chǎn)品(如操作員接口終端和HMI),也可以向這些平臺提供可視化以及其它功能。

  但是,許多PLC和PAC受累于專有連接、專用軟件和許可成本。從現(xiàn)場設(shè)備和I/O網(wǎng)絡(luò)的角度來看,由于使用以太網(wǎng)和標準化工業(yè)協(xié)議,這種情況已大大改善。同樣,隨著PLC/PAC采用IEC 61131-3編程語言和跨平臺編程環(huán)境(如CODESYS),軟件也變得更開放。

  不過,PLC/PAC平臺中一些老舊的因素可能會具有某種慣性作用,會延緩最新技術(shù)的應(yīng)用。通常,在對高級網(wǎng)絡(luò)和安全功能的支持普遍較弱的情況下,這種慣性最為明顯。在OT層級中,PLC/PAC提供了良好的連接性,但是它們往往缺乏對以IT為中心的編程語言和協(xié)議(例如HTTPS和消息隊列遙測傳輸(MQTT))的支持。對于需要內(nèi)置連接到以IT為中心的企業(yè)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用來講,用戶通常需要集成其它硬件和軟件來彌合兩者之間的差距。

  在安全方面,PLC/PAC剛誕生時,現(xiàn)代意義上的網(wǎng)絡(luò)安全基本上都不存在。如果將PC和邊緣控制器通常包含的功能,例如安全用戶帳戶、加密的通信和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)配置到PLC/PAC上,這需要最終用戶支付高昂的費用,并承擔一定的風(fēng)險。更好的選擇是,確保任何必須的安全功能都是控制平臺固有的功能。

  2 IPC更加適應(yīng)工廠環(huán)境

  由于PC技術(shù)變得更容易獲得,而且更具有性價比,許多用戶開始將PC用于工業(yè)控制領(lǐng)域。PC的商業(yè)基因和規(guī)模經(jīng)濟性,確保了對硬件和操作系統(tǒng)平臺的充分理解,并且PC解決方案具有足夠的計算能力和顯示選項。

  但是,用戶很快發(fā)現(xiàn)商用PC作為工業(yè)控制器應(yīng)用,存在很多先天不足。為了應(yīng)對這種情況,供應(yīng)商研發(fā)出了堅固耐用的PC或IPC,這樣它們就可以在機器環(huán)境中可靠地運行。這樣,用戶就可以將IPC用作自動化、可視化和通信的多合一控制平臺。

  IPC還為用戶提供了一種執(zhí)行更高級編程或數(shù)據(jù)處理選項的方式,并且比PLC/PAC更具優(yōu)勢:這些系統(tǒng)可用于與IT為中心的通信并與許多IoT接口。

  但是,基于IPC的控制有很多工作需要您親自動手。最終用戶必須選擇基本的IPC,并自己配置其它硬件和軟件產(chǎn)品,形成一個統(tǒng)一的、結(jié)構(gòu)緊湊的軟件包,以實現(xiàn)控制、可視化、通信協(xié)議和遠程輸入/輸出(I/O)解決方案的集成。自己動手的結(jié)果可能會產(chǎn)生理想的匹配和選擇,但它也可能成為一個定制系統(tǒng),在技術(shù)支持方面存在一定的挑戰(zhàn),并且隨著時間的推移,可能會更加難以管理。

  盡管IPC的靈活性使其在成為工業(yè)控制器方面具有一定的吸引力,但創(chuàng)建和維護一個完整的系統(tǒng)仍存在許多障礙。

  3 邊緣控制器異軍突起

  邊緣控制器設(shè)備是工業(yè)自動化領(lǐng)域的最新發(fā)展。新一代控制器的設(shè)計,旨在利用最新的IT通信和物聯(lián)網(wǎng)方面的技術(shù)進步,同時保留PLC/PAC在OT方面的優(yōu)勢。對于許多應(yīng)用而言,這種多種技術(shù)的組合能夠滿足多種應(yīng)用需求,使邊緣控制器非常適合工業(yè)應(yīng)用。

  邊緣控制器具有OT解決方案的優(yōu)點,而且它們堅固耐用,可承受極端溫度,并提供眾多的集成I/O??梢赃x擇流程圖或滿足IEC 61131標準的編程語言對某些邊緣控制器進行編程。邊緣控制器可以直接替換現(xiàn)有的PLC/PAC應(yīng)用,也可以直接應(yīng)用于新項目。

  與PLC/PAC不同,邊緣控制器內(nèi)置了安全性,特別是一些控制器可提供一對分段的、不可路由的以太網(wǎng)端口:一個用于OT網(wǎng)絡(luò)等受信網(wǎng)絡(luò)的端口,而另一個則用于連接因特網(wǎng)等不受信任網(wǎng)絡(luò)的端口連接。安全的帳戶可直接在控制器級別進行處理,數(shù)據(jù)通信經(jīng)過加密,并包含內(nèi)置VPN。所有這些措施都有助于使控制系統(tǒng)具有可移動性,以及更好的網(wǎng)絡(luò)安全性。

  邊緣控制器可以為工業(yè)自動化應(yīng)用提供像PLC/PAC一樣靈活的OT控制平臺,同時還具有IPC的優(yōu)點。作為具有板載可視化和安全連接的、全面的多合一解決方案,邊緣控制器是非常具有成本效益的控制器。

  對于最終用戶而言,有更多選擇當然更好。多年以來,在自動化和控制平臺方面,最終用戶和OEM廠商已經(jīng)享受了PLC、PAC和IPC所帶來的可靠選擇。結(jié)合這三種領(lǐng)先控制器的優(yōu)點,現(xiàn)代邊緣控制器為制造企業(yè)提供了一個具有吸引力的選擇。


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