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工控现场四种控制器,该如何选择?

作者:www.cechina.cn2022.05.07阅读 2741

  对于自动化系统来说控制器相当于大脑,它决定了详细的设计路径,因此企业必须选择合适的控制器组件。尽管产品在功能上有所重叠,但以下是OT项目中最受欢迎的4种控制器类型:
  ●可编程逻辑控制器(PLC):提供基本但功能强大的控制选项,尤其适用于离散控制应用。
  ●可编程自动化控制器(PAC):与PLC类似,但在通讯、数据处理和过程控制应用方面,通常更先进。
  ●工业计算机(IPC):坚固耐用、功能强大的计算机,用户需要投入大量工作来集成硬件、软件和远程输入/输出(I/O)以实现控制功能。
  ●边缘可编程工业控制器(简称边缘控制器):内置PLC/PAC功能,但结合了高级编程和安全选项、本地可视化和广泛的通信功能,就像PC一样。
  在为应用选择控制器时,通常会有多种可行方案。为了选择最合适的控制器,需要评估多个特性,并考虑不同应用环境下的具体应用情况。 
  在任何自动化项目中,控制器都扮演着核心角色,大致可以实现如下功能:
  ●监视和控制I/O点;
  ●与其它控制器进行交互;
  ●与智能现场设备连接;
  ●与操作员接口终端和HMI可视化系统接口;
  ●与监控和企业级系统进行通信。
  1PLC和PAC,究竟选哪个?
  PLC和PAC都是针对OT角色而构建和优化的,代表了经典的控制器选择。当然,PLC和功能更全的PAC,已成为大多数机器和很多过程的主要控制产品。它们快速、可靠且价格合理,完全适合恶劣的工业环境。还有其它一些补充产品(如操作员接口终端和HMI),也可以向这些平台提供可视化以及其它功能。
  但是,许多PLC和PAC受累于专有连接、专用软件和许可成本。从现场设备和I/O网络的角度来看,由于使用以太网和标准化工业协议,这种情况已大大改善。同样,随着PLC/PAC采用IEC 61131-3编程语言和跨平台编程环境(如CODESYS),软件也变得更开放。
  不过,PLC/PAC平台中一些老旧的因素可能会具有某种惯性作用,会延缓最新技术的应用。通常,在对高级网络和安全功能的支持普遍较弱的情况下,这种惯性最为明显。在OT层级中,PLC/PAC提供了良好的连接性,但是它们往往缺乏对以IT为中心的编程语言和协议(例如HTTPS和消息队列遥测传输(MQTT))的支持。对于需要内置连接到以IT为中心的企业应用程序和数据库的应用来讲,用户通常需要集成其它硬件和软件来弥合两者之间的差距。
  在安全方面,PLC/PAC刚诞生时,现代意义上的网络安全基本上都不存在。如果将PC和边缘控制器通常包含的功能,例如安全用户帐户、加密的通信和虚拟专用网络(VPN)配置到PLC/PAC上,这需要最终用户支付高昂的费用,并承担一定的风险。更好的选择是,确保任何必须的安全功能都是控制平台固有的功能。
  2 IPC更加适应工厂环境
  由于PC技术变得更容易获得,而且更具有性价比,许多用户开始将PC用于工业控制领域。PC的商业基因和规模经济性,确保了对硬件和操作系统平台的充分理解,并且PC解决方案具有足够的计算能力和显示选项。
  但是,用户很快发现商用PC作为工业控制器应用,存在很多先天不足。为了应对这种情况,供应商研发出了坚固耐用的PC或IPC,这样它们就可以在机器环境中可靠地运行。这样,用户就可以将IPC用作自动化、可视化和通信的多合一控制平台。
  IPC还为用户提供了一种执行更高级编程或数据处理选项的方式,并且比PLC/PAC更具优势:这些系统可用于与IT为中心的通信并与许多IoT接口。
  但是,基于IPC的控制有很多工作需要您亲自动手。最终用户必须选择基本的IPC,并自己配置其它硬件和软件产品,形成一个统一的、结构紧凑的软件包,以实现控制、可视化、通信协议和远程输入/输出(I/O)解决方案的集成。自己动手的结果可能会产生理想的匹配和选择,但它也可能成为一个定制系统,在技术支持方面存在一定的挑战,并且随着时间的推移,可能会更加难以管理。
  尽管IPC的灵活性使其在成为工业控制器方面具有一定的吸引力,但创建和维护一个完整的系统仍存在许多障碍。
  3 边缘控制器异军突起
  边缘控制器设备是工业自动化领域的最新发展。新一代控制器的设计,旨在利用最新的IT通信和物联网方面的技术进步,同时保留PLC/PAC在OT方面的优势。对于许多应用而言,这种多种技术的组合能够满足多种应用需求,使边缘控制器非常适合工业应用。
  边缘控制器具有OT解决方案的优点,而且它们坚固耐用,可承受极端温度,并提供众多的集成I/O。可以选择流程图或满足IEC 61131标准的编程语言对某些边缘控制器进行编程。边缘控制器可以直接替换现有的PLC/PAC应用,也可以直接应用于新项目。
  与PLC/PAC不同,边缘控制器内置了安全性,特别是一些控制器可提供一对分段的、不可路由的以太网端口:一个用于OT网络等受信网络的端口,而另一个则用于连接因特网等不受信任网络的端口连接。安全的帐户可直接在控制器级别进行处理,数据通信经过加密,并包含内置VPN。所有这些措施都有助于使控制系统具有可移动性,以及更好的网络安全性。
  边缘控制器可以为工业自动化应用提供像PLC/PAC一样灵活的OT控制平台,同时还具有IPC的优点。作为具有板载可视化和安全连接的、全面的多合一解决方案,边缘控制器是非常具有成本效益的控制器。
  对于最终用户而言,有更多选择当然更好。多年以来,在自动化和控制平台方面,最终用户和OEM厂商已经享受了PLC、PAC和IPC所带来的可靠选择。结合这三种领先控制器的优点,现代边缘控制器为制造企业提供了一个具有吸引力的选择。