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基于PC-Based PLC的控制系统的解决策略与实例

2013-03-06 11:20
Timeless落尘
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1 PLC 、IPC、PC-Based PLC

  随着PC技术的飞速发展,使得IPC(工业控制计算机)以及基于IPC的应用技术同样也得到了突飞猛进的发展。同时,随着Internet技术的应用和所有生产信息过程和控制信息过程的集成与发展,并可通过Internet/Intranet浏览生产过程信息流中的制造过程、操作和监控现场智能设备等,IPC越来越多地承担着SCADA的人机交互控制任务和协同下级小型控制器或智能现场设备的控制任务。总体而言,IPC还是最适合应用于自动化控制平台的。但作为传统主流控制器的PLC,它拥有稳定性好、可靠性高、逻辑顺序控制能力强等优点,在自动化控制领域具有不可替代的优势。但有一大遗憾:其封闭式架构、封闭式系统(研发必须具备自己或OEM的CPU、芯片组、BIOS、操作系统、梯形图编程软件)、较差的开放性势必会造成其应用上的壁垒,也增加了用户维修的难度和集成的成本。有人断言,在不久的将来,基于PC的控制器将会逐步取代PLC而成为主流控制设备。为了改善这种局面,传统PLC生产厂家正在逐步将PLC的功能PC化(如Siemens的WinAC)、而IPC厂家也逐步将IPC的逻辑控制功能PLC化,使PLC和IPC在功能和规格方面越来越接近,由此就出现了基于PLC和IPC技术的中间控制器:PC-Based PLC。

  PC-Based PLC也称嵌入式控制器,它不再像IPC那样以机箱加主板为主体结构,再搭配诸如A/D、D/A、DI/DO等功能I/O板卡的组合产品,而是一个独立的基于嵌入式PC技术的专用系统,适合应用于小型的SCADA系统。如泓格的I-8000系列, 其主机内部是40MHz主频的80188 CPU,操作系统为兼容DOS的MiniOS7,其编程环境是基于PC的标准C语言程序,程序开发过程与PLC极其相似:首先在PC上编写常驻任务程序,并将其编译好后传送到主机内的Flash上、再让其脱机运行。另外为了使其具备PLC的优势特性,PC-Based PLC也可使用梯形图编程,如泓格的ISaGRAF(配合I-8417/8817主机),相对于PLC而言,PC-Based PLC的优势在于拥有IPC强大的Computing、Data Processing和Communication功能,在软件方面,PC-Based PLC支持IEC-61131-3(LD、SFC、FBD、IL、ST)的五种国际标准语言和软逻辑。由于以上特点,PC-Based PLC将会更加开放和标准化,能适应更加复杂的控制和管控一体化信息的需求。

  总的来说,IPC是开放式架构、开放式系统,PLC则是封闭式架构、封闭式系统,而PC-Based PLC介于二者之间,是开放式架构、封闭式系统。严格地说,IPC一般承担着管理控制任务和协同下级小型控制器或智能现场设备的控制任务,而PLC一般用作现地控制器。由于PC技术、信息技术、通信技术的交替发展,使得研发PC-Based PLC的投资相对减少,会有更多的厂家来共同推进PC-Based PLC的发展。因此,PC-Based PLC会有非常好的发展前景,但这并不意味着在短时间内PC-Based PLC会取代PLC,PLC和PC-Based PLC将会在竞争的发展中逐渐走向融合[1 、2]。

2 基于PC-Based PLC架构系统的应用技巧

  2.1 AI模块

  AI(Analog Inputs)的多寡对系统的运行的实时性和稳定性有较大的影响,尤其是当AI模块较多时其影响更大。主要原因为:I-8000模块的CPU仅仅是一款主频只有40MHz的80188的控制器,其数据处理能力、存储空间有限,导致其运算、逻辑处理以及事件响应的快速性就没有IPC那么强大,由于CPU要完成一次A/D的整个过程必须要进行采样、保持、同步、转换、存储、处理以及运算等一系列的过程方可完成,比较费时,因此,当要完成的AI通道数较多时,必然会影响采样的实时性和系统的稳定性。通常而言,在一个I-8000模块中,一般不要超过两块如I-8017H系列的AI模块为佳。

  2.2 继电器输出模块

  继电器输出模块对整个系统的影响最大,处理不好,将会导致整个系统崩溃和经常出现当机、主机板烧坏等现象,由于I-8000模块的供电一般为10~30VDC,总的输入功率为20W,不像IPC的输入功率为250W那么大,假如继电器输出模块尤其是大功率继电器模块插放的太多,由于系统供电能量不足,将会导致其输出不正常,控制系统经常误动作,导致系统崩溃、当机,甚至会导致主控板烧坏,使系统的稳定性、安全性以及可靠性存在许多隐患因素。一般而言,像I-8060、I-8058、I-8063、I-8064、I-8065、I-8066、I-8068、I-8069等不要超过两块,尤其是I-8060、I-8063、I-8064、I-8065、I-8069这些功率模块最好为一块。假如系统要控制的功率继电器较多,可以采用普通光隔开关量输入/输出模块如I-8042利用多级放大的原理连接。

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