微型PLC

微型PLC

小型耐用的可編程邏輯控制器（PLC），是邏輯控制領(lǐng)域發(fā)展最快的一類產(chǎn)品，而可編程自動控制器（PAC）的功能與PLC類似，只是PAC還帶有幾種不同的可選功能。

Schneider Electric公司的Tele-mecanique Twido Nano PLC，
可以控制那些水果及蔬菜加工廠的輸送和包裝生產(chǎn)線。

你需要選用一套微型PLC，還是一套PAC（可編程自動控制器）？它們之間的區(qū)別在哪里？如果你確實想選用一套可編程邏輯控制器，那么什么叫做微型PLC呢，原來那些傳統(tǒng)的名稱還適用嗎？

也許有時用戶不但要考慮到控制器的功能性（這些功能性是由自動化設(shè)計所決定，并通過相應(yīng)實施得來的），還需認(rèn)識到對于系統(tǒng)的正確使用、維修和升級，往往比選用控制器的種類更為重要。至于要評估系統(tǒng)的處理規(guī)模，那些諸如輸入/輸出（I/O）點數(shù)的傳統(tǒng)衡量方法已經(jīng)不再適用；用戶僅僅需要關(guān)注，"那些為滿足相關(guān)應(yīng)用而需要的各項功能"可否達(dá)成，而輸入/輸出（I/O）點數(shù)，只需為“系統(tǒng)將來可能的擴(kuò)展”稍微放大一點即可。

通常來說，PAC在形式上與PLC很相似，功能上有經(jīng)過工業(yè)化加固的基于PC的邏輯和其他處理能力，但是，PAC比PLC更加開放、更容易掌握、同時還具備內(nèi)置的通訊功能、編程也更為靈活。

即便如此，PLC在用戶使用的容易程度方面、通訊功能方面以及其他功能方面，繼續(xù)保持其領(lǐng)先地位。2004年中期，ARC咨詢集團(tuán)就指出，“目前，PLC已經(jīng)成為一種使用得如此普遍的商品，以至于連PLC的制造廠商都無法知道，那些通過分銷商銷售的nano（毫微）型PLC和微型PLC，他們的最終用戶究競是誰？”CONTROL ENGINEERING 2004年11月的PLC專題研究也曾指出，“微型和中型PLC是安裝使用的最為廣泛的類型?！?

Panasonic Electric Works（美國）有限公司（前Aromat，NAiS公司）資深技術(shù)支持專家Sydney Brooks先生說，小型化PLC功能緊湊的特點，在幾年前幾乎沒有聽說過。但今天像該公司最新緊湊型磚式PLC，其I/O卡槽排放在PLC的上部；且配備有八個內(nèi)置的高速計數(shù)器，可用于編碼器、接近以及光電傳感器，而相比之下，其競爭對手的產(chǎn)品平均下來，只有兩個同類計數(shù)器而已。

Wago產(chǎn)品經(jīng)理Mark DeCramer先生說，“與其他類型的PLC一樣，絕大多數(shù)微型PLC都已采用IEC 61131-3的編程標(biāo)準(zhǔn)，而該標(biāo)準(zhǔn)定義了一種標(biāo)準(zhǔn)化的指令集，數(shù)據(jù)類型，以及編程環(huán)境。”他還補(bǔ)充說，大家對這種標(biāo)準(zhǔn)的很多優(yōu)點經(jīng)常是熟視無睹，比如說“可重復(fù)使用的代碼，獨立于處理器的編程環(huán)境，可在不同品牌的PLC之間通用的編碼手操器，用戶更快的掌握速度?！比绻隳壳安辉谑褂糜蒊EC 61131-3編程標(biāo)準(zhǔn)所支持的微型PLC，那么你在微型PLC硬件上省下的金錢，將花在額外的工程實施及人員培訓(xùn)之上。

采用PAC還是PLC，或者兩者兼用？

National Instruments公司數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品經(jīng)理Gricha Raether先生建議大家，用戶應(yīng)該根據(jù)具體的應(yīng)用場合，來決定是采用PLC還是PAC（或者兩者兼用）。

Raether先生說，“今天的控制處理過程，很大程度上依賴包羅萬象的信號和數(shù)據(jù)，其涵蓋的范圍包括模擬及數(shù)字輸入輸出設(shè)備、高分辨率高速的攝像機(jī)、以及多軸運(yùn)動控制器。”“很多應(yīng)用場合，比如高速生產(chǎn)線、實時的機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測、高精度控制、以及復(fù)雜過程控制，他們往往需要在確定的時間間隔內(nèi)，執(zhí)行完成高速的數(shù)據(jù)采集、先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析以及處理算法。”

Raether先生補(bǔ)充說，高端的PLC可以滿足上述部分要求，然而，工程師們?yōu)榱四軌蚋咝У靥幚磉@些信號，他們需要一些可供計算的資源，如浮點處理器以及足夠的內(nèi)存。PAC就是將這些有現(xiàn)貨供應(yīng)的硬件與實時操作系統(tǒng)集成在一起，為控制工程師提供一種低成本高效益的工作平臺。NI公司的產(chǎn)品中包含了PAC和邏輯處理板，但未包含PLC。

對于North Eastern Ohio 有限公司－這家專業(yè)生產(chǎn)自動油漆設(shè)備的制造商，他們的Artomation
系列產(chǎn)品，提供了包括"Wago I/O模塊和基于以太網(wǎng)的微型PLC"在內(nèi)的自動化系統(tǒng)。

Schneider Electric公司的低端控制產(chǎn)品首席專家及組長－Tim Roberts先生說，當(dāng)用戶在選擇“更為小型的PLC，還是更為大型的PAC”時，主要考慮的是實際應(yīng)用中的處理規(guī)模和范圍，然后才能決定，一套類似于‘nano PLC’這樣的小型PLC是否合適？最后得出的結(jié)論往往是，一套nano PLC對于復(fù)雜的機(jī)械方面的應(yīng)用還比較合適，而一套PAC則更加適用于復(fù)雜的過程控制。Roberts先生補(bǔ)充說，“如果初步認(rèn)為一套更為小型的PLC，可以適用于此處應(yīng)用場合的話，那么下一步就應(yīng)該判斷，該類PLC是否有足夠的I/O點數(shù)（離散量和模擬量），是否有PID回路的處理能力，是否有足夠的內(nèi)存和通訊處理能力，是否有足夠快的處理速度。如果安裝空間不是很大的話，那么同樣還需考慮系統(tǒng)硬件的物理尺寸?！痹趯嶋H的應(yīng)用中，當(dāng)今小型控制器的優(yōu)勢和適應(yīng)性已經(jīng)展現(xiàn)出來。

自動噴漆

North Eastern Ohio有限公司（一家自動化油漆機(jī)器的OEM廠商），需要一種帶有數(shù)字和模擬輸出的、對多軸運(yùn)動進(jìn)行近乎于實時協(xié)調(diào)控制的自控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)先配置中包含有運(yùn)動專用卡和I/O卡，它們又安裝在一臺運(yùn)行實時的、基于UNIX操作系統(tǒng)的工業(yè)PC機(jī)中。相關(guān)代碼駐留在PC機(jī)和運(yùn)動專用卡中。

雖然基本系統(tǒng)早已安裝成型，但由于在使用的過程中，經(jīng)常會增加一些基于I/O的邏輯功能，如油漆填充這類的、可獨立操作的、非自動機(jī)械類的功能，所以系統(tǒng)需要不停的升級，才能夠維持既有的運(yùn)動控制平臺。新的應(yīng)用場合將“基于以太網(wǎng)的、功能卓越的運(yùn)動控制器”，“微軟公司W(wǎng)indows平臺的PC機(jī)”以及“Wago以太網(wǎng)可編程現(xiàn)場總線耦合器”結(jié)合在一起。Digital Coating Devices Inc公司的Automation系統(tǒng)，就提供并集成了控制器和HMI（人機(jī)界面）；該公司的產(chǎn)品開發(fā)副總裁－Chuck Greene先生簡單描述了此類應(yīng)用帶來的好處：

● 由于運(yùn)動控制器是由相同廠家提供，因此運(yùn)動控制的相關(guān)軟件不需修改；
● 使用微軟公司W(wǎng)indows平臺的PC機(jī)，將PC機(jī)的成本降低50％以上；
● Wago I/O連接器通過Modbus 協(xié)議，直接為運(yùn)動控制提供通訊。由于使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，I/O模塊的成本降低10~20%。同時，有多達(dá)40％的機(jī)器類控制系統(tǒng)需要擴(kuò)展的I/O連接器，而使用電源配給模塊，在現(xiàn)場使用任何的電壓等級都可將其納入原有系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)與多種現(xiàn)場設(shè)備之間的通訊，其中包括RS-485。

Greene先生指出，“我們公司已開發(fā)一種組態(tài)工具，這種工具可以允許－在不重寫軟件的情況下增加I/O點數(shù)。經(jīng)過簡單組態(tài)然后就可運(yùn)行。”Wago 842 PFC（可編程現(xiàn)場控制器）使用了IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)化編程環(huán)境以及其本身自帶的一些功能。通過基于Modbus的運(yùn)動通訊功能，能夠向系統(tǒng)通告那些“正處于運(yùn)行狀態(tài)的I/O設(shè)備”，而這類I/O設(shè)備的運(yùn)行處理又都是獨立于運(yùn)動控制器和PC機(jī)的，正因為這樣，系統(tǒng)才可能允許在線進(jìn)行“諸如添加油漆、測試噴槍設(shè)置等操作”。對于那些不需要運(yùn)動控制的場合，Wago控制器使用其自帶功能；用一種特殊的模塊來讀取傳輸設(shè)備上的編碼，以便當(dāng)需要進(jìn)行噴漆處理的部件經(jīng)過噴槍時，系統(tǒng)可以正確的控制噴槍的開關(guān)。

污水的快速及時輸送

當(dāng)你在等火車（或在某個工業(yè)化的環(huán)境中工作）時，一潭停滯的死水一定是你不愿看、不愿聞的東西。為了更好地確保這類流體，能以最快的速度輸送到一個合適的地方，Toronto Transportation Co.（TTC）有限公司，在找到一種標(biāo)準(zhǔn)化的控制器以后，就對其所有的泵站，都安裝了ITT Flygt誷 Logimac型基于PLC的機(jī)泵控制系統(tǒng)。ITT Flygt（加拿大）公司找到了這種可靠的、低成本高效益的、功能強(qiáng)大的控制器，并且?guī)в徐`活的通訊功能，另外，廠家還提供了有力的售后服務(wù)和技術(shù)支持。

Logimac系統(tǒng)包含一套PLC，是為雙重、三重以及四重化配置的泵站而設(shè)計的，其中PLC運(yùn)行著一套標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級的程序，該程序由ITT Flygt（加拿大）公司開發(fā)設(shè)計，目的是：及時識別泵站中的故障設(shè)備；為泵站提供更安全可靠的操作；為操作工提供一個操作界面。該系統(tǒng)監(jiān)控以下相關(guān)功能－機(jī)泵馬達(dá)的定子及滾動軸承是否過熱，是否有液體滲入機(jī)泵馬達(dá)定子和馬達(dá)接線箱，是否有液位調(diào)節(jié)器故障。同時，系統(tǒng)還監(jiān)視輸入變量，其中包括用于測量輸入流體容積的開關(guān)和壓力傳感器。如果系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)廢水池的液位超過了預(yù)設(shè)高度，則PLC將會發(fā)出命令給一臺或幾臺泵，讓其啟動將廢水泵入后面的處理場。ITT Flygt（加拿大）公司的產(chǎn)品經(jīng)理Luc-Rejean Lepine先生說，“Logimac系統(tǒng)有足夠的能力，根據(jù)輸入的流量來計算出應(yīng)該泵出的流量?！薄斑@樣，系統(tǒng)通過在必要時將更多的機(jī)泵自動啟動，就可防止未經(jīng)處理的污水溢出污水池流入河流，從而確保污水得到更好的處理?！盠epine先生還說，“GE Fanuc公司的微型PLC使得ITT Flygt加拿大公司及其用戶受益匪淺，目前正在使用的VersaMax型微型PLC，最多可以擴(kuò)展到多達(dá)84個I/O點，并且可以和變頻器和軟啟動器一起配合使用，這類控制器功能強(qiáng)大、性能可靠并且低成本高效益。它們還可以較為容易地實現(xiàn)一些量身定制的功能，而這些功能對于我們公司和我們的客戶都非常重要。這些產(chǎn)品所具備的工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)及易于使用的編程方式，能夠讓我們ITT Flygt加拿大公司，更快地調(diào)試好我們的泵站?！?

衡量PLC的舊式方法，已經(jīng)落伍于新技術(shù)了

I/O點數(shù)是大家以往常常引用的、用來衡量PLC規(guī)模大小的傳統(tǒng)方法。

然而，當(dāng)今最小型PLC的I/O處理能力，也超過了過去大型PLC的處理能力。所以，有關(guān)專家說，當(dāng)今的PLC最好是以其提供的所需功能，而不是I/O點數(shù)，來衡量PLC的規(guī)模大小。

GE Fanuc VersaMax Micro Nano PLC適用于以下操作環(huán)境：控制盤的安裝空間非常有限，但卻需要高產(chǎn)量和高處理速度。由于其一體化的外形結(jié)構(gòu)，這種緊湊型的PLC可以提供多達(dá)64個點的I/O處理能力，并且可以擴(kuò)展到176個點，快速的系統(tǒng)掃描周期，堅固的編程指令集，可使得編程選項倍增的擴(kuò)展內(nèi)存，模塊化設(shè)計使得系統(tǒng)的硬件安裝更靈活、更容易。

Panasonic Electric Works Corp的FP-X帶有一系列的、據(jù)說可與任何競爭對手的產(chǎn)品相匹敵的特性和功能。FP-X型PLC，它的處理器速度高達(dá)0.32μs，并且?guī)в?2K的編程內(nèi)存，可以取代處理規(guī)模小且價格昂貴的高速PLC。這種PLC還帶有內(nèi)置的24V傳感器電源，可移動的端子排和繼電器輸出。該產(chǎn)品可以交流供電，且提供通訊功能，同時還提供模擬和離散I/O信號、以及相關(guān)運(yùn)動控制模塊的擴(kuò)展。FP-X型PLC也可使用"可用于FP0系列PLC上的"所有擴(kuò)展模塊。

Allen-Bradley MicroLogix 1100 controller 來自于Rockwell Automation公司，為用戶提供一種低成本高效益、帶有靈活的在線編輯功能的低端控制器。這種新型控制器能夠幫助用戶在線的修改程序，其中包括PID回路（即比例－積分－微分回路）。嵌入式的以太網(wǎng)/IP通訊端口，可通過產(chǎn)品提供的現(xiàn)成便利工具，來共享所有的數(shù)據(jù)，同時還省去了網(wǎng)絡(luò)接線的麻煩。一臺嵌入式的以太網(wǎng)WEB服務(wù)器，使得用戶可以遠(yuǎn)程訪問相關(guān)的控制信息。有些應(yīng)用場合，包括了透過以太網(wǎng)的分散控制，如在原料處理和包裝方面的應(yīng)用就屬此類情況。此時，系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可能位于一處，而控制器作為遠(yuǎn)程終端單元可能又位于另外一處。該系統(tǒng)內(nèi)置的多用途文本LCD屏幕，就可以省去在很多應(yīng)用中各個獨立的操作工界面。

Telemecanique Twido nano PLC來自于Schneider Electric公司，具備很多本該只有在更大型PLC上才會擁有的性能，但其體積卻更小。具備多種通訊功能，據(jù)說是一款"人小鬼大"的產(chǎn)品，對于每一指令邏輯，擁有最快的掃描周期。

獨一無二的PLC控制：Full House 公司減少了門/門框制造機(jī)器的停車時間，提高生產(chǎn)率。

Full House有限公司的Fred Braid先生說，自從他父親倡導(dǎo)并發(fā)明了預(yù)懸掛式門以來，在門及門框制造機(jī)械這一領(lǐng)域，并沒有取得多大的進(jìn)步。事實上，由繼電器、閥門、以及壓縮空氣來控制的機(jī)器，一直以來，都是他的客戶以及競爭者信服的標(biāo)準(zhǔn)。

然而在2004年，Braid先生打破了沿用近70年的、Marquise Diamond系列產(chǎn)品一直使用的氣動控制的傳統(tǒng)技術(shù)，開發(fā)了Full House有限公司歷史上第一套由PLC控制的、伺服驅(qū)動的門－門框制造設(shè)備。Braid先生的目標(biāo)是，打造一款"可以真正擔(dān)負(fù)起公司發(fā)展使命的"門及門框制造設(shè)備：由他們設(shè)計制造的機(jī)器設(shè)備，能夠幫助那些門及門框制造商，以流線形的產(chǎn)品，更低的勞動成本，來獲取更多的利潤。在整個研發(fā)及試驗過程中，Braid先生和Full House公司的工程技術(shù)團(tuán)隊，都與Siemens Energy & Automation公司一起精誠合作。他們的總體目標(biāo)包括：提高產(chǎn)品的精度；提升產(chǎn)品的質(zhì)量；在制造門及門框的過程中，可以更靈活地對相關(guān)設(shè)定參數(shù)，進(jìn)行快速而簡單的修改。

Braid先生說，我們打算在新機(jī)型上達(dá)成的一些功能，如果用以往傳統(tǒng)的氣動邏輯來實現(xiàn)的話，將會非常復(fù)雜。

Full House公司選用了帶有MicroWin編程軟件的Siemens Simatic S7-200 型PLC ，這樣，相比于那些仍然只能提供氣動控制的競爭對手，該公司可以繼續(xù)保持其領(lǐng)先地位。公司生產(chǎn)的Marquise Diamond新系列門及門框制造設(shè)備，在"門及門框制造商"所需加工的木質(zhì)門和玻璃纖維門的尺寸達(dá)到八英尺高、四英尺寬時，就可以為他們提供更高的生產(chǎn)率（每小時60個門），更好的質(zhì)量以及更多的功能。Full House公司研發(fā)工程師Sean Morgan先生稱贊到，使用一臺Siemens Simatic TP-270（一種十英寸大小，用Siemens ProTool Pro軟件進(jìn)行編程的觸摸屏式的人機(jī)界面），花上幾秒鐘就可以更改機(jī)器的設(shè)置，相比之下，傳統(tǒng)的氣動機(jī)器，通常可能要花費一個小時才能完成此類切換 。同時，新機(jī)型在重新編程、更換部件、對客戶進(jìn)行技術(shù)支持及售后服務(wù)方面，都具有更大的靈活性。S7-200 PLC通過一種 AS-interface接口來控制Marquise Diamond型機(jī)器的一切操作，而AS-interface接口是一種"用于傳輸過程級和機(jī)器級模擬和數(shù)字信號的"、兼容多廠商的總線系統(tǒng)。該接口的數(shù)據(jù)和電源，通過同一根雙芯電纜來傳輸，這樣就省去了并行布線的更多成本，同時還可以更為靈活地增加一些功能，并且還有即插即用的功能。Morgan先生還說，由于總線系統(tǒng)的優(yōu)點，所以可在不必改邊布線的前提下，增加某些功能，這些特點對于那些僅有機(jī)械專業(yè)背景的安裝工而言，是大有裨益的。

Full House 公司，在其對Marquise Diamond 系列門及門框制造設(shè)備改用Siemens Simatic S7-200 PLC后，由于其對加工參數(shù)更快的修改速度、更好的質(zhì)量、以及更高的可靠性，所以他們打算將" 目前還在使用氣動系統(tǒng)的其他機(jī)器"也更換成PLC來控制。

與Full House公司氣動控制的機(jī)器相比，由PLC控制的機(jī)器減少了維修量、簡化了操作、降低了售后服務(wù)的通話量、以及機(jī)器的停車時間。Braid先生說，"氣源質(zhì)量問題、氣源壓力不正確、以及系統(tǒng)中的水分不再會導(dǎo)致各種問題。還有，我們可以通過互聯(lián)網(wǎng)來控制機(jī)器和進(jìn)行機(jī)器的故障診斷。"很明顯，這樣要比"向海外派遣一個服務(wù)工程師"好得多。Full House公司產(chǎn)品經(jīng)理Carl Oberg先生說，Marquise Diamond系列制造設(shè)備，首先要對母材進(jìn)行加工，以便大門鉸鏈的安裝，同時還要對其鉆孔，以便門鎖的安裝。如果鉸鏈和門鎖的安裝定位有所偏移，那么整扇門的質(zhì)量就會很差。確保加工過程的一致性非常重要。如果問題出現(xiàn)了，勿庸置疑，采用PLC控制的系統(tǒng)，糾正起來要比"采用氣動控制的系統(tǒng)"快得多。

Braid先生說，自從采用人機(jī)界面后，由于"修改參數(shù)以及糾正問題"的時間大大縮短了，因此可以降低人工及材料成本。新機(jī)型修改鉸鏈和門鎖的加工參數(shù)，只需幾秒鐘，而相比之下，同樣的改動對氣動機(jī)器而言，可能需要個把小時。Oberg先生補(bǔ)充說，一些特殊的訂單，以前往往需要在機(jī)器上走兩次，而這一過程也許會耗去多達(dá)七分鐘的時間，但現(xiàn)在的新機(jī)型只需不到一分鐘