如何選購(gòu)工業(yè)控制器

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(dòng)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(shí)時(shí)控制。事實(shí)上，這種類型的功能是大多數(shù)控制器自帶的，關(guān)注點(diǎn)主要是能處理的I/O點(diǎn)數(shù)量的能力，通常情況下這很容易確定。

為了更好的適應(yīng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施，在選購(gòu)工業(yè)控制器時(shí)，企業(yè)還需要考慮其它先進(jìn)功能，如數(shù)據(jù)處理、通信和高速控制等。了解如何實(shí)現(xiàn)控制器所需的功能，以及新功能將如何改進(jìn)設(shè)計(jì)，可以幫助制造企業(yè)提升效率。

數(shù)據(jù)處理功能

具有高級(jí)標(biāo)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(nèi)置數(shù)據(jù)記錄。某些高級(jí)控制器，還可以與企業(yè)級(jí)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)設(shè)備是一個(gè)重要功能，并且通常是許多應(yīng)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(qū)動(dòng)器或迷你SD卡，每個(gè)存儲(chǔ)空間都高達(dá)32GB。

數(shù)據(jù)記錄通常基于事件或調(diào)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(zhuǎn)化。調(diào)度數(shù)據(jù)記錄則被設(shè)置為定期發(fā)生，例如每分鐘、每小時(shí)、每天或每月。

可記錄的標(biāo)記數(shù)量通常有限，但應(yīng)為每個(gè)調(diào)度或觸發(fā)的件配置至少50個(gè)標(biāo)記值。系統(tǒng)錯(cuò)誤也應(yīng)與錯(cuò)誤或事件發(fā)生的時(shí)間和日期一起存儲(chǔ)。日志文件名應(yīng)該是可配置的，或者根據(jù)用戶的偏好自動(dòng)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(shù)企業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行通信。連接到控制器的OPC服務(wù)器就是一個(gè)例子。允許服務(wù)器從工廠車間的控制器收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索、添加、刪除和更新數(shù)據(jù)記錄。這是通過(guò)支持與微軟Access兼容的數(shù)據(jù)庫(kù)、結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（SQL）服務(wù)器或開放式數(shù)據(jù)庫(kù)連接（ODBC）的連接來(lái)完成的。

一些市場(chǎng)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(kù)中。這些服務(wù)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(kù)功能，提供了跟蹤物料移動(dòng)和生產(chǎn)指標(biāo)的實(shí)際應(yīng)用。執(zhí)行實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)的控制器，可以跟蹤工廠車間進(jìn)度，以確保對(duì)生產(chǎn)制造時(shí)間的優(yōu)化。它還可以跟蹤物料的消耗。此信息可用于調(diào)整庫(kù)存，以確保在需要時(shí)物料供應(yīng)充足。

通過(guò)在生產(chǎn)零件或產(chǎn)品時(shí)記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這些功能還可用于跟蹤產(chǎn)品從頭到尾的狀態(tài)。保存最終產(chǎn)品的狀態(tài)，數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)置日期/時(shí)間戳功能，可用于滿足質(zhì)量保證或?qū)徍艘蟆?/p>

通訊功能

選擇自動(dòng)化控制器時(shí)需要考慮的另一個(gè)重要特性是通訊能力。應(yīng)提供多個(gè)以太網(wǎng)和串行通訊端口，以便與人機(jī)界面（HMI）、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和其它設(shè)備輕松集成（圖1）。

圖1：生產(chǎn)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(shè)備。

這些高速以太網(wǎng)端口也可用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）或業(yè)務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。對(duì)EtherNet/IP和ModbusTCP/IP以太網(wǎng)協(xié)議的支持，這點(diǎn)也是非常重要。

同時(shí)，控制器應(yīng)提供其它通信端口，用于USB輸入/USB輸出、迷你USB、迷你SD、遠(yuǎn)程I/O、RS-232和RS-485連接。

這些連接，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的編程訪問(wèn)、與驅(qū)動(dòng)器等高速設(shè)備的連接，以及與運(yùn)行人員的監(jiān)控人機(jī)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(wù)器連接以及用于遠(yuǎn)程訪問(wèn)的其它通信功能。

遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用程序，允許用戶使用Wi-Fi或蜂窩網(wǎng)絡(luò)鏈接連接到控制器。通過(guò)在標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)配置用于遠(yuǎn)程訪問(wèn)的用戶標(biāo)簽，遠(yuǎn)程用戶可以監(jiān)控本地控制器。

在與遠(yuǎn)程訪問(wèn)相關(guān)的硬件配置中，在遠(yuǎn)程功能必須啟用的情況下，現(xiàn)代控制器應(yīng)具有內(nèi)置安全性，并選擇數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)應(yīng)標(biāo)簽以啟用對(duì)其的遠(yuǎn)程訪問(wèn)。此外，對(duì)于可以從互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)的任何設(shè)備都是如此，強(qiáng)烈建議使用防火墻保障安全。盡管控制器的遠(yuǎn)程訪問(wèn)功能可以并且應(yīng)該配置密碼保護(hù)，但由于互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，安全和加密的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）連接是一種更好的選擇（圖2）。

圖2：從控制器獲取遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)。一些現(xiàn)代控制器，具有多達(dá)七個(gè)內(nèi)置通信端口，可提供連接工廠車間和企業(yè)級(jí)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵功能。

與遠(yuǎn)程控制器訪問(wèn)相關(guān)的另一個(gè)保護(hù)功能是帳戶和IP地址分離配置，允許用戶在給定遠(yuǎn)程訪問(wèn)連接的情況下上載、下載或編輯程序。一個(gè)帳戶不應(yīng)同時(shí)允許遠(yuǎn)程監(jiān)控和程序修改。

控制器應(yīng)支持遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用程序，并包含必要的安全性。授權(quán)用戶應(yīng)能夠通過(guò)Wi-Fi或蜂窩連接，將智能手機(jī)或平板電腦連接到控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

控制器中的其它網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器功能，可允許通過(guò)系統(tǒng)標(biāo)簽、錯(cuò)誤日志和事件歷史記錄對(duì)問(wèn)題進(jìn)行遠(yuǎn)程故障排除，并允許遠(yuǎn)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。

高速控制功能

選購(gòu)現(xiàn)代控制器的另一個(gè)重要參考特征，是能夠控制運(yùn)動(dòng)和其它高速應(yīng)用。執(zhí)行這些功能需要高速I/O，以及強(qiáng)大的處理器和優(yōu)先處理高速任務(wù)的能力。

雖然某些控制器提供多運(yùn)動(dòng)軸之間的協(xié)調(diào)，但即使兩軸之間的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)通常也需要特殊的硬件和內(nèi)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(qū)動(dòng)器控制兩個(gè)或多個(gè)伺服電機(jī)。這些脈沖和方向命令可以控制各種應(yīng)用，例如剪切長(zhǎng)度、縫合和協(xié)調(diào)的x-y軸移動(dòng)。

注冊(cè)功能也可用于由高速輸出模塊生成的移動(dòng)命令。注冊(cè)功能可以使用模塊的內(nèi)置I/O，觸發(fā)多個(gè)內(nèi)部和外部基于位置的事件。經(jīng)由高速輸入模塊的輸入，來(lái)自傳感器的信號(hào)可以觸發(fā)移動(dòng)的開始或停止，捕獲編碼器反饋位置，或者打開/關(guān)閉或脈沖輸出。

可編程鼓開關(guān)（PDS）和可編程限位開關(guān)（PLS），提供額外的高速控制功能。PDS如編碼器，能夠以高達(dá)1MHz的速率監(jiān)控多個(gè)設(shè)備。這些輸入信號(hào)用于以每秒數(shù)萬(wàn)次的速率協(xié)調(diào)和控制輸出。這種類型的硬件配置提供精確和準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)控制，與控制器掃描時(shí)間無(wú)關(guān)，后者可根據(jù)處理器負(fù)載而變化。

PLS指令的工作方式類似于帶限位開關(guān)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)凸輪，但凸輪的虛擬形狀可以實(shí)時(shí)控制。由于此功能通常與高速輸入一起運(yùn)行，因此它完全獨(dú)立于處理器負(fù)載和相關(guān)的掃描時(shí)間，從而為高速應(yīng)用提供準(zhǔn)確而可重復(fù)的時(shí)序。

圖3：控制器功能在不斷擴(kuò)展。在選擇過(guò)程中應(yīng)考慮數(shù)據(jù)處理、通信和高速控制等功能，以改進(jìn)設(shè)計(jì)。

在選擇PLC、PAC和其它工業(yè)控制器時(shí)，用戶需要考慮超越基本功能的控制和I/O要求（圖3）。對(duì)于許多應(yīng)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(diào)運(yùn)動(dòng)等高速應(yīng)用的控制。
責(zé)任編輯：YYX