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深入讨论:PC与PLC控制 点击:8738 | 回复:80



如火

    
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发表于:2005-12-05 15:02:00
楼主
计算机(PC)机用于工业控制 转自控制工程中文版
  

    PC机有海量内存,开放的网络连接,闪电式的处理速度,被证明是传统可编程控制器的很好的替代方案。

  控制用户在过去几年里已经有充分的理由开始疑惑这样一种现实:业内形成有两个竞争阵线,有些说PC能很好的用于控制。而有些人说PC永远不适合用于工厂的环境。今天,这些竞争对手很容易接受PC机用于许多工业生产控制的现状:从机器制造和材料处理到汽车车身喷漆。

  一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用PC控制方案。在德国Neckarsulrn的Audi(奥迪)车间,汽车喷漆车间施工者Dürr想试验两种新的基本概念。第一个将专门准备好的分布式、智能控制模块直接安装到机器上,而不是安装在被保护的控制室。同时他希望集成控制系统和安全系统---用诸如Profibus的现场总线实现。


  不能轻视自动化革新的风险,特别是在一直认为人工技能是不可缺少的领域---没有人比德国汽车制造商对汽车喷漆要求更苛刻。他们称甚至对被喷漆汽车周围的空气也要严格控制。实际上,对于每一辆通过工厂的汽车,每次喷漆其温度增减量也不同。

       奥迪喷漆车间的控制系统以PC为主机,与安装在现场的智能模块组成的网络及连接,包括相同Profibus总线上的全套完整安全系统。

  那么,什么是把这些崭新的自动化概念组合在一起,应用到已经高度组织的过程控制中的最好方法?Dürr做出了惊人的选择:基于PC的自动化。

  最终的控制系统采用PC机作为主控制器,并与由特别加固的ET200X模块构成的Profibus网络相连,这些模块不是安装在控制盒内,而是直接安装在所控制的功能单元上。为了保护操作人员,同一个Profibus网络上的PC机控制一系列ET200S安全集成模块。通过400V的电源总线向远程电动机模块供电。Dürr的格言也许是"抛弃控制室"。

  Dürr做法的另一个大的好处是:所建立的模块系统可以很容易地在后续的项目中复制。事实上,公司希望将基于PC的控制作为其标准的解决方案。

  Eberhard Vogler负责奥迪喷漆车间的控制技术。他注意到分布式智能控制带来了很大灵活性。"喷漆工厂的技术必须不断更新。新油漆和新模型要求对生产线不断修改。"但是,"试验也有局限,奥迪认为停止生产线是被禁止的。"

  然而,使用新系统一年后,他对结果很满意。"基于PC的控制一直在谈论,但对我们来说,测试这一技术发展趋势的潜力很重要。"

  他说奥迪对新系统施加了非常严格的测试条件。在系统被集成到生产线之前,通常要求连续24小时测试运行。试验运行期间,必须达到99%有效。

Vogler先生说基于PC的控制器被证明在每一点都像PLC一样的可靠。并且通过了甚至更重要的考验:被操作和维护人员接受。
  

PC的情况

  基于PC的控制,俗称'软'控制或'软'逻辑,15多年一直企图进入工业控制领域。令一些传统自动化供应商感到惊慌的是,现今,PC控制已经开始在该领域得到应用。PC支持者称他们的系统易于安装和使用,有高级的诊断功能,为系统集成商提供了更灵活的选择。

  从长远角度看,PC控制系统维护成本低。Steeplechase Software公司的创建人Mike Kleinshuo说"即使免费给你PLC,你很难负担起它们的维护费用。"

  可编程控制器受PC控制的威胁最大,所以对PC的应用很不安。"PC控制市场还没有启动",Rockwell Automation公司的Mike Miclot先生称,"它不是宇宙飞船,而是B-52轰炸机。"

  传统上坚持PC是办公机器,不适合工厂灰尘环境的人也在改变想法,许会接受新的观点。在过去几年里,PLC提供商实际上已经加入到PC控制"浪潮"中---用他们自己的话说,这是必然的。

当然,也不应忽视PC对企业计算市场的冲击。数以万计的PC机正进入企业,从读条码到作为测试和测量平台,应用非常广泛。尽管这些PC不是机器控制,其使用在新IT时代是不可缺少的。
  

PC真的适合控制?

  受20世纪90年代Windows操作系统升级的推动,PC机席卷办公室。并提高了工作效率。到20世纪末,成千上万的打字机成了昔日遗物。

  一些人幻想,PC在制造业会有相似的发展。在一定的程度上,的确是这样。基于PC的控制成功地进入了市场的两端:机器工具和过程自动化。在CNC (computer numerical control)应用中,PC机帮助组织机器部件所需高度复杂和多轴运动的轮廓。在控制领域的另一端,Windows NT工作站代替分布式控制系统庞大的控制台来监视和控制石油提炼、化学厂、造纸厂。在PC之前,这两个市场一直被封闭的、专有的系统统治,不利于用户。

  但这是在工业的广阔的中间部分。在生产机械的控制领域,PC获得了市场份额最大。毕竟可编程控制器几乎像电子打字机一样古老。特别是在美国,甚至可以追溯到战前时代的硬线连接的机电继电器电路仍然有使用。遵循Ethernet TCP/IP网络协议的开放式PC比PLC有明显的优势。这使得90年代后期经济过热时观察家预计工业PC市场会有两位数的增长。新的时代就要开始。

  
革命停滞

  "从90年代中期到现在,e-commerce及e-manufacturing中一些长期坚持的信念已经消亡",Frost & Sullivan公司的工业分析家Lance Gordon说,"技术没有上限","工业自动化的发展有种某种看不见的速度限制。控制技术也许不必达到Moore定律"。

  实际上PC控制的性能没有每18月翻一翻。PC没有代替PLC,有两个基本原因。

  在美国,许多PC创新者开办小公司,他们主要开发软件,这就是商业模式错误的地方。不管软逻辑多么重要。它仅占整个自动化项目的5%的份额。如同大多数PLC公司所熟知的,大约50 - 60%的成本在I/O和电动机驱动等部分。工业PC可能占10-20%。即使软逻辑公司取得了很大成功,也仍然要面临集成问题;很明显自动化项目40%的开销是软件。怎么可能期望卖了5%份额的公司来承担项目40%的责任。 

制造业本身很清楚:他们希望购买整个系统。而不是分散的各个部件;这里购买PC,那里购买软件包,另一个地方购I/O总线是不可取的。

  再者说,Windows NT也有难题。Windows NT(以及后来的Windows 2000和XP)也许是软件工作者的最爱,但这对工厂底层控制而言,有很大问题。NT对工厂的计算机来说负担太重;计算机需要数百兆的磁盘空间,而在工业现场,希望没有任何旋转部件;反应速度慢;非确定性等。如果NT用于控制,可能要增加协处理器板;扩展实时性能,或者修改内核;其它场合NT只是你所看到的窗口,而真正的操作系统在后台。更糟的是,软逻辑公司用各种'硬'和'软'实时控制的定义混淆了市场。

"以任何方式修改Windows NT的控制系统不再被认为是开放式结构",Rockwell公司的Mike Miclot说"这是专有的PC控制系统,有它自己的局限和支持标准。"

PC控制的新希望是Windows CE操作系统。其占用空间非常小,有实时性能。工业界已经看到WinCE的产品。

  
区别不同之处

  有关PC控制最著名的成功案例大多来自于底特律的通用汽车Powertrain制造基地。在那里,分布在十几个工厂的超过300个PC每天工作在机器生产线。梯形逻辑PLC已经完全消失,向Powertrain提供新机器的OEM必须符合PC控制指标。

  Nematron Corp公司的市场部经理John Dunlap解释说:"对于GM,关键的好处是PC所用的流程图软件。"1986年由位于Warren 的Hydra-matic工厂首先引入。工程师对软件的透明性和所提供高级诊断能力感到惊讶,宕机时间也大大较少。这个技术立即扩展到其他工厂。"但是实际很难准确得到时间较少的数值。因为Powertrain把它作为主要的竞争优势而笼罩着神秘气氛。"Dunlap说。



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发表于:2005-12-06 08:58:00
1楼
PC机控制系统一般的解释为 控制器CPU用Intel或AMD (86系列)产品, 操作系统用廉价的,大家熟悉的系统,如 MS的产品或Linux;  其实PC控制系统和PLC控制系统的划分应按系统的开发软件的侧重点来划分,不应根据控制系统所用的CPU 、操作系统OS 或封装的形式来划分; 开发软件侧重于以开关量为主的机器顺序控制(典型的如生产流水线系统),主要用梯形图编程语言,可定义为PLC控制系统; 开发软件侧重于以模拟量控制为主的过程控制系统(典型的如锅炉控制,牵涉到压力,温度,液位的调节),主要用功能块编程语言,可定义为PC或DCS或PCS控制系统; 梯形图用于以模拟量控制为主的过程控制系统编程和可读性都很难;同样功能块编程语言用于顺序控制也比较吃力。 随着技术的发展,PC与大型PLC控制系统会融合在一起, 现在许多PLC已经也采用Intel+MS结构. 共享控制系统冗余网络结构、软硬件技术: http://www.autoyx.com/

如火

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发表于:2005-12-06 09:09:00
2楼
他们还有很多特殊的地方,比如:存储、结构、控制算法、功能等方面,当然越来越多的现象表明,他们之间的差别正在逐步缩小。

轻骑兵

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发表于:2005-12-06 14:59:00
3楼
还要比较可靠性

elevenjtt

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发表于:2005-12-06 15:09:00
4楼
 我个人认为,用PC来进行控制,目前最需要解决的问题是:当前的PC技术仍然不稳定,特别是当前PC的操作系统的稳定性实在是不感恭维!

jameslee8

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发表于:2005-12-06 15:53:00
5楼
PC不可能像PLC一样完整用于工业现场控制,PC+PLC仍然主宰工控的一切!

guohai

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发表于:2005-12-06 21:20:00
6楼
那PLC和PC一起控制的话,那整套设备就是完美的产品了吗?

laugh

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发表于:2005-12-08 21:52:00
7楼
还是要考虑一下上位机与下位机的问题呀

宿迁工控(上海工作)

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发表于:2005-12-08 22:40:00
8楼
还有一个问题就是PC的语言比PLC得语言更难受多数使用人得接受,相比之下PLC好象更容易一点

yzqz

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发表于:2005-12-09 17:15:00
9楼
我觉得不管是pc还是plc我们的发展技术都有点偏落后,要改进阿

gxzyj110

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发表于:2005-12-13 20:50:00
10楼
其实只要能被大众接受,就是好的方式,也就是大家愿意用,那么就是市场

精神食粮

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发表于:2005-12-14 10:50:00
11楼
PLC的优越性不是PC所能代替的,首先是使用方便,一般的技术员或者电工都可以编程。二是价格比PC便宜。三是适用于小规模的地方,也方便维护。所以PLC在短时间不可能被PC所代替。在现在,PLC、PC、单片机、工控机共同存在是有一定的道理。

刘庸

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发表于:2005-12-27 21:46:00
12楼
鄙人赞同作者的观点,并希望能开发PC软件以结PLC,使成本可以降低而功能增强。PLC的价格,与PC的通用性比,若论低了多少则实在不敢恭维!

yaijn

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发表于:2005-12-30 13:31:00
13楼
如果谁有可以和PLC通信的软件和接口类型,请给我发一份!先谢谢了!最好是全面一点。本人初入此行业不久。yaijn@126.com

王晟磊

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发表于:2006-01-03 11:04:00
14楼
呵呵呵,经过五年多的风波,现在大家对基于PC的软逻辑的认识越来越真实了,想当初,我们都是FCS和PC-BASE的拥护者,只是在整个设计和产品化后才真正了解工控需要什么。FCS与PC-BASE将与PLC是一种互补的过程

阳光月光

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发表于:2006-01-14 15:18:00
15楼
plc做下位机,pc作上位机是现在自动化领域的主流. plc控制动力部分以及检测,pc 管理整个系统.

阳光好东东

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发表于:2006-01-16 19:42:00
16楼
PC替代PLC可能还需要一段时间,但是就目前而言,还是向楼上所言,PLC做下位机,PC做上位机,期待着工业革命的来临,工控的朋友们共同努力吧

拉拉拉

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发表于:2006-01-16 21:20:00
17楼
在这里的PC已经不能称为普通的PC,他在某种意义上是一个嵌入式的综合控制体,从软件到硬件。

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发表于:2006-01-16 21:23:00
18楼
我有一台旧FX0N-60MR的PLC.但是没有电脑到PLC的连线,我把一条USB接口线剪掉后,找到了5V电源的正负极,但是不知时钟线的接法.随意接上时钟线之后,电脑说无法识别.没有FX0N-60MR的PLC的驱动.请问各位大佬,我下一步该怎么做?谢!

哈咯

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发表于:2006-01-16 23:34:00
19楼
最好的工业控制还是PC+PLC。但是PC就目前而言,实在不干恭违。

   

我控故我在

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发表于:2006-01-17 11:05:00
20楼
看完此篇真的很受教育,工控路漫漫,真得多多学习。
希望以后有更多更好的文章发表,

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