工業(yè)控制器（PLC）選型的3個要點

工業(yè)物聯(lián)網時代，在為工業(yè)自動化應用選擇控制器時，除了基本的參數(shù)之外，還應該考慮數(shù)據(jù)處理、通訊和高速控制功能。

大多數(shù)工業(yè)控制器，如可編程邏輯控制器（PLC）和可編程自動化控制器（PAC），可以處理基本功能，如離散和模擬輸入/ 輸出（I/O）連接的實時控制。事實上，這種類型的功能是大多數(shù)控制器自帶的，關注點主要是能處理的I/O 點數(shù)量的能力，通常情況下這很容易確定。

為了更好的適應工業(yè)物聯(lián)網的實施，在選購工業(yè)控制器時，企業(yè)還需要考慮其它*功能，如數(shù)據(jù)處理、通信和高速控制等。了解如何實現(xiàn)控制器所需的功能，以及新功能將如何改進設計，可以幫助制造企業(yè)提升效率。

01

數(shù)據(jù)處理功能

具有標記名稱編程的現(xiàn)代控制器通常提供各種數(shù)據(jù)處理功能，包括內置數(shù)據(jù)記錄。某些控制器，還可以與企業(yè)級系統(tǒng)中的標準數(shù)據(jù)庫交互，例如企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）系統(tǒng)。

將數(shù)據(jù)直接記錄入連接到控制器的USB存儲設備是一個重要功能，并且通常是許多應用中的要求。具有數(shù)據(jù)記錄器功能的控制器，通常支持格式化的USB 筆式驅動器或迷你SD卡，每個存儲空間都高達32GB。

數(shù)據(jù)記錄通?；谑录蛘{度。事件由狀態(tài)更改觸發(fā)，例如布爾類型數(shù)據(jù)狀態(tài)轉化。調度數(shù)據(jù)記錄則被設置為定期發(fā)生，例如每分鐘、每小時、每天或每月。

可記錄的標記數(shù)量通常有限，但應為每個調度或觸發(fā)的件配置至少50 個標記值。系統(tǒng)錯誤也應與錯誤或事件發(fā)生的時間和日期一起存儲。日志文件名應該是可配置的，或者根據(jù)用戶的偏好自動生成。

除了就地記錄數(shù)據(jù)之外，一些控制器還可以與信息技術企業(yè)系統(tǒng)進行通信。連接到控制器的OPC 服務器就是一個例子。允許服務器從工廠車間的控制器收集實時數(shù)據(jù)，并在標準數(shù)據(jù)庫中進行檢索、添加、刪除和更新數(shù)據(jù)記錄。這是通過支持與微軟Access 兼容的數(shù)據(jù)庫、結構化查詢語言（SQL）服務器或開放式數(shù)據(jù)庫連接（ODBC）的連接來完成的。

一些市場上的軟件工具允許用戶在IT 企業(yè)系統(tǒng)和PLC 之間建立連接，從而可以從PLC 收集數(shù)據(jù)并保存在數(shù)據(jù)庫中。這些服務器的配置工作量通常很小，用戶可以將其配置為僅收集其流程所需的數(shù)據(jù)。

這些數(shù)據(jù)庫功能，提供了跟蹤物料移動和生產指標的實際應用。執(zhí)行實際生產任務的控制器，可以跟蹤工廠車間進度，以確保對生產制造時間的優(yōu)化。它還可以跟蹤物料的消耗。此信息可用于調整庫存，以確保在需要時物料供應充足。

通過在生產零件或產品時記錄生產數(shù)據(jù)，這些功能還可用于跟蹤產品從頭到尾的狀態(tài)。保存終產品的狀態(tài)，數(shù)據(jù)庫的內置日期/ 時間戳功能，可用于滿足質量保證或審核要求。

02

通訊功能

選擇自動化控制器時需要考慮的另一個重要特性是通訊能力。應提供多個以太網和串行通訊端口，以便與人機界面（HMI）、電機驅動器和其它設備輕松集成（圖1）。這些高速以太網端口也可用于點對點（P2P）或業(yè)務系統(tǒng)網絡。對EtherNet/IP 和Modbus TCP/IP 以太網協(xié)議的支持，這點也是非常重要。

圖1 ：生產力依賴于數(shù)據(jù)收集?？刂破鞯耐ㄐ藕蛿?shù)據(jù)處理功能可以連接到許多不同的設備。本文圖片來源：Automation Direct

同時，控制器應提供其它通信端口，用于USB 輸入/USB 輸出、迷你USB、迷你SD、遠程I/O、RS-232 和RS-485 連接。這些連接，可實現(xiàn)簡單的編程訪問、與驅動器等高速設備的連接，以及與運行人員的監(jiān)控人機界面（HMI）集成。它們還支持發(fā)送電子郵件、掃描儀/ 客戶端和適配器/ 服務器連接以及用于遠程訪問的其它通信功能。

遠程監(jiān)控應用程序，允許用戶使用Wi-Fi或蜂窩網絡鏈接連接到控制器。通過在標簽數(shù)據(jù)庫內配置用于遠程訪問的用戶標簽，遠程用戶可以監(jiān)控本地控制器。

在與遠程訪問相關的硬件配置中，在遠程功能必須啟用的情況下，現(xiàn)代控制器應具有內置安全性，并選擇數(shù)據(jù)庫中的對應標簽以啟用對其的遠程訪問。此外，對于可以從互聯(lián)網訪問的任何設備都是如此，強烈建議使用防火墻保障安全。盡管控制器的遠程訪問功能可以并且應該配置密碼保護，但由于互聯(lián)網安全風險，安全和加密的虛擬網絡 (VPN) 連接是一種更好的選擇（圖2）。

圖2 ：從控制器獲取遠程數(shù)據(jù)。一些現(xiàn)代控制器，具有多達七個內置通信端口，可提供連接工廠車間和企業(yè)級業(yè)務網絡的關鍵功能。

與遠程控制器訪問相關的另一個保護功能是帳戶和IP 地址分離配置，允許用戶在給定遠程訪問連接的情況下上載、下載或編輯程序。一個帳戶不應同時允許遠程監(jiān)控和程序修改?？刂破鲬С诌h程監(jiān)控應用程序，并包含必要的安全性。授權用戶應能夠通過Wi-Fi 或蜂窩連接，將智能手機或平板電腦連接到控制器進行遠程監(jiān)控。

控制器中的其它網頁服務器功能，可允許通過系統(tǒng)標簽、錯誤日志和事件歷史記錄對問題進行遠程故障排除，并允許遠程用戶檢查記錄到控制器硬盤或迷你SD 卡的數(shù)據(jù)文件。

03

高速控制功能

選購現(xiàn)代控制器的另一個重要參考特征，是能夠控制運動和其它高速應用。執(zhí)行這些功能需要高速I/O，以及強大的處理器和優(yōu)先處理高速任務的能力。

雖然某些控制器提供多運動軸之間的協(xié)調，但即使兩軸之間的協(xié)調運動通常也需要特殊的硬件和內置的控制器功能。首先，需要高速輸出模塊和高速輸入模塊。高速輸出模塊生成脈沖和方向指令，以命令伺服驅動器控制兩個或多個伺服電機。這些脈沖和方向命令可以控制各種應用，例如剪切長度、縫合和協(xié)調的x-y 軸移動。

注冊功能也可用于由高速輸出模塊生成的移動命令。注冊功能可以使用模塊的內置I/O，觸發(fā)多個內部和外部基于位置的事件。經由高速輸入模塊的輸入，來自傳感器的信號可以觸發(fā)移動的開始或停止，捕獲編碼器反饋位置，或者打開/ 關閉或脈沖輸出。

可編程鼓開關（PDS）和可編程限位開關（PLS），提供額外的高速控制功能。PDS 如編碼器，能夠以高達1MHz 的速率監(jiān)控多個設備。這些輸入信號用于以每秒數(shù)萬次的速率協(xié)調和控制輸出。這種類型的硬件配置提供和準確的運動控制，與控制器掃描時間無關，后者可根據(jù)處理器負載而變化。

PLS 指令的工作方式類似于帶限位開關的機械旋轉凸輪，但凸輪的虛擬形狀可以實時控制。由于此功能通常與高速輸入一起運行，因此它*獨立于處理器負載和相關的掃描時間，從而為高速應用提供準確而可重復的時序在選擇PLC、PAC 和其它工業(yè)控制器時，用戶需要考慮超越基本功能的控制和I/O 要求（圖3）。對于許多應用，控制器還需要具備廣泛的數(shù)據(jù)記錄和通信功能，以及協(xié)調運動等高速應用的控制。

圖3 ：控制器功能在不斷擴展。在選擇過程中應考慮數(shù)據(jù)處理、通信和高速控制等功能，以改進設計。