控制工具的进化

plc、pac和工业pc制造商之间曾经围绕控制自动化系统的最佳选择展开的一场战争，如今却变成了一场爱情的较量。这些工业控制方法中的每一种都复制了其他方法的许多功能，以至于许多专家现在表示，选择哪个平台并不重要，因为所有平台都可以让您完成工作。

“所选择的控制硬件平台，无论是PLC、PAC还是PC，都远不如用于开发系统将使用的软件的方法重要，”该公司总裁Dan Perrier表示自动控制系统(ACSI)(自动控制系统公司，http://www.automation-software.com)该公司是华盛顿州温哥华的一家控制系统集成商。

“在基于pc的控制系统发展初期，几乎所有供应商都试图将其定义为在Windows平台上运行控制逻辑。这是一个寻找问题的营销方案，”佩里耶说。“对我来说，基于PC的控制总是意味着PC硬件，而不是桌面PC软件;(指的是)英特尔(现在包括FPGA和ARM)芯片，而不是微软。”

根据Perrier的说法，当今控制领域变革的关键驱动因素是安全(他在这一类别中包括持续运行)、速度、成本和灵活性(持续改进的另一种说法)。这四个因素都受到硬件平台的技术改进和规模经济的积极影响。

Perrier表示:“虽然任何功能齐全的单一用户操作系统都可能提高灵活性，但它总是不利于前三个因素。“在选择硬件平台时，你还必须考虑到快速变化的硬件可能对你造成的伤害而不是帮助。PLC系统的生命周期以几十年为单位，因此您必须时刻关注迁移路径，以保护您的投资。”

Perrier强调了使用模块化硬件平台来支持各种情境需求的重要性。“这允许您根据手头的情况匹配处理，电力使用，互连和空间要求。SoftPLC (SoftPLC Corporation, http://www.softplc.com)“在这方面做得最好，”他说，“因为它不需要硬件安装到专用机架上，而且可以利用几十家供应商提供的数百种产品。”

做更多事情的力量
SoftPLC公司营销副总裁Cindy Hollenbeck说，除了I/O控制和通信之外，可编程自动化控制器(PAC)内置的许多功能使其与传统的可编程逻辑控制器(plc)区别开来。这些功能通常包括数据记录、短信和数据库连接，在许多情况下还包括操作员界面。

Hollenbeck表示，工业pc缺乏pac和plc的健壮性和坚固的架构，因此它们主要用于非关键应用，即使发生故障也不会使工厂瘫痪。她补充说，虽然供应商不断向他们的PAC平台添加新功能，但“提供简单、离散控制、低I/O计数的砖式plc将继续拥有巨大的市场。”pac(5到10年)和plc(10年以上)的硬件寿命较长，而pc的硬件寿命为2到3年，这也是考虑控制平台时的一个重要因素。

那么谁在购买政治行动委员会?为什么?霍伦贝克说，最明显的原因是，“公司希望更多地了解他们的机器和生产线上发生的事情。人们想要更多的数据，混合和匹配来自多个供应商的I/O的能力以及简化的数据记录。”为了提高通信吞吐量，软plc的内置路由器在不同的子网中发送以太网I/O和数据通信。内置多个数据传输端口，将流量备份和系统故障的风险降至最低。

Hollenbeck说，pac与plc和pc相比有一个明显的优势，那就是它们可以用定制的代码块进行编程。“这对原始设备制造商和系统集成商来说尤其重要，因为他们在将机器运往印度、中国和其他没有强有力知识产权保护的国家时，面临着工作被黑客攻击的风险。softplc的开放式架构使机器和系统制造商能够更好地保护其设备的独特功能。虽然任何事情都有可能被黑客攻击，但定制代码让攻击变得更加困难。”

规模也很重要，这是政治行动委员会擅长的另一个领域。Hollenbeck解释说:“由于占地面积太贵，现在的趋势是更小的控制柜。”由于具有如此多的内置功能，PAC只需较少的组件即可提供与PLC相同的功能。”

pac的另一个优势是客户允许oem远程访问设备维修的趋势。Hollenbeck说:“服务已经成为OEM收入流中更大的一部分，因为没有人愿意为旅行和重新启动机器或生产线所造成的时间延迟买单。”pac还允许oem跟踪客户的生产，提供性能报告并发出预防性维护警报。”

连接性设计
推动控制硬件整合的最重要的技术改进之一是多核处理器的引入。“找到两核、四核甚至八核的处理器并不罕见，”西门子PLC产品高级产品经理康妮·奇克说GE智能平台(GE Intelligent Platforms, http://www.ge-ip.com)。“这可以实现更高的处理能力，并能够在一个处理器上运行多个应用程序，从而提高生产率，加快数据采集和分析速度。”

Chick说，在为你的应用选择合适的控制平台时，首先要考虑的是连接性。“你将连接到其他系统，所以你的设备需要做什么，它需要在哪里与边缘模式下的其他系统进行交互。你需要问的问题包括:你需要什么来有效地运营，你需要分享什么数据，在这个过程的什么时候，你如何让人们更容易看到和使用这些信息?”

根据Chick的说法，对于原始设备制造商(oem)来说，关键的一点是要考虑他们的设备如何在整个系统中与其他供应商的设备协同工作。这涉及许多因素，如如何运输设备，如何安装设备，以及如何连接到其他供应商的设备。

Chick说，pac在今天得到了更广泛的应用，因为它们可以处理比传统PLC更广泛的应用。另一个趋势是将控制系统放在其他设备中，例如将控制放在HMI显示器中。“你必须问，我真的需要另一个盒子吗?或者我可以用一个盒子来做所有的事情，这样我就可以减少成本、维护和布线连接?”

Chick补充道:“在未来，很难判断控制硬件是PC还是PLC。它将是一个具有多种功能的盒子。原始设备制造商甚至会有一些在客户安装和连接设备之前不会定义的盒子。该盒子将能够在任何给定的时间处理用户需要它做的任何事情，这将提供多种备份功能以及大量的灵活性和维护选项。”

这个新的控制世界将要求自动化行业的每个人在编程软件方面都要提高自己的水平。奇克说:“你将不再依赖于阶梯逻辑。“人们需要改变他们创建软件的方法，使用高级语言，掌握像MATLAB这样的工具来创建可以下载的C/ c++代码，使用不同的图形界面，调试代码和使用仿真工具。供应商正在努力开发更好的工具。当他们这样做时，我们将看到行业发生巨大变化。”

进行过渡
什么时候应该考虑从PLC升级到PAC或基于pc的控制?Brian Phillippi，产品行销经理美国国家仪器公司(NI) (National Instruments, http://www.ni.com)表示有许多指标，包括您的应用程序是否需要数据处理或控制超越简单的PID循环，高速运行，先进或基于模型的控制，自定义板或通信协议，视觉或复杂的运动，包括多个轴。

菲利普说:“在需要智能机器处理高速数据处理和分析、状态监测、具有自我修复能力或对新零件或产品进行动态调整的应用中，采用先进控制技术的速度尤其快。”

推动基于PAC和pc的控制发展的主要因素之一是当今生产系统中机器产生的大量数据。菲利普说:“为了方便地整合生产过程中各个部分的数据，以便更快、更好地做出决策，机器需要使用相同的语言和相同的数据格式。”“当你可以使用单一平台时，这种方法效果最好，这可以简化控制硬件。它还允许工程师在应用程序中分布处理节点，在机器上的较低级别，以简化编程要求。”

Phillippi指出了几个oem的例子，这些oem从plc过渡到PAC或基于pc的控制系统，以提高机器性能。

集成工业系统(I2S) (Tenova I2S, http://www.tenovagroup.com/companies_i2s.php?id_company=12)通过使用现成的NI CompactRIO PAC, I2S能够在不影响控制速率速度的情况下，为其基于伽马的传感器添加定制测量和分析。通过更新其旧的PLC架构，I2S确保了更快、更准确的材料厚度测量，提高了轧钢厂的产量和质量。

另一个客户,Master Machinery (Master Machinery, LLC, http://www.mastermachineryllc.com)沃伦，密歇根州。，将NI的CompactRIO硬件与科尔摩根(kolmorgen, http://www.kollmorgen.com/en-us/home)EtherCAT驱动器和LabView软件，以提高其半导体拾取机的吞吐量。同样重要的是，新的控制体系结构具有灵活性，可以更快地发展未来的机器设计。

Pavac Industries (Pavac Industries, Inc.， http://www.pavac.com)位于加拿大不列颠哥伦比亚省里士满的公司转向基于pc的控制，为其电子束焊接机创建了一个高度可扩展、可扩展且易于维护的系统。通过使用NI的PXI硬件及其Lab-View FPGA和Softmotion模块来取代传统的plc, Pavac能够集成多访问运动控制，以实现时间关键同步和信号生成。

工业pc的演变
许多pac仍然依赖于积累单独的硬件模块来添加功能。这是一个更有效的选择，奥雷里奥·班达(Aurelio Banda)说倍福自动化(倍福，http://www.beckhoff.com)，是使用工业pc和嵌入式控制器与最新的多核处理技术。

“这种集中控制硬件，当与软件配对时，可以捆绑完整的控制功能，如PLC，运动控制，机器人，人机界面等，”他说。“通常可以在一个机械坚固的基于pc的硬件上管理所有机器任务(或多台机器，加上机器人设备)，并具有紧凑的分布式I/O，以实现现场连接。”

班达举了一个例子，一个用于医院医疗设备的超声波清洁和灭菌系统，它使用了一台运行TwinCAT自动化软件的倍福嵌入式PC。由于病人的安全受到威胁，绝对的可靠性至关重要。UltraZonic系统，由Z-Products (Z Products, Inc.， http://www.zproductsinc.com)比利时的一家公司，通过调节超声波频率来调节清洁强度，以满足被处理物品的要求，甚至是敏感的手术器械。清洁设备非常高效，甚至连细菌都被杀死了。

正如pac代表了PLC和PC的进化，PC也在进化。Z应用工程、汽车和机床经理卡尔•拉普(Karl Rapp)表示:“基于pc的控制器是什么已经不再清晰。”

“供应商正在供应小型工业级pc主板。这种方法减少了oem和终端用户在使用基于pc的硬件时经常遇到的过时问题，”Rapp说。博世力士乐(Bosch Rexroth, http://www.boschrexroth.com/en/xc)例如，使用通用硬件平台的CNC, PLC和运动逻辑控制系统。这个可扩展的平台包括多核cpu和各种连接选项，用于运动，I/O和工厂网络。

“嵌入式pc现在提供了一个很好的平台，可以实现自动化设备预期的10年以上的产品生命周期，”Rapp说。

工厂中越来越多地使用移动设备，如智能手机、平板电脑和智能手表，将为自动化带来进一步的变化，允许曾经被认为是消费设备与工厂系统集成，以提供HMI、通信和机器/过程控制等应用。Rapp补充道:“这将进一步模糊基于pc的控制与非基于pc的控制之间的界限。