工控機(jī)（IPC）和PLC相比較

一、概述

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，PLC和工控機(jī)是人們不得不提的兩類控制設(shè)備，它們是大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備。PLC和工控機(jī)的技術(shù)發(fā)展是工程師對(duì)設(shè)備應(yīng)用性能要求的*體現(xiàn)：控制器的硬件標(biāo)準(zhǔn)化，以及用戶的各種控制要求通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行改變。

PLC就是一種利用計(jì)算機(jī)原理為順序控制專門(mén)設(shè)計(jì)的、通用的、使用方便的裝置。它采用了設(shè)計(jì)的硬件，而使用性能都是通過(guò)控制程序來(lái)確定的。

工控機(jī)則是利用了個(gè)人計(jì)算機(jī)的PCI總線和PC/104總線、采用功能板卡擴(kuò)展控制I/O點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的一種方便的控制設(shè)備。它具有工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用特性，同時(shí)又*地利用了PC機(jī)的軟件環(huán)境，用戶可以方便地選擇各制造商提供的產(chǎn)品。

PLC和工控機(jī)目前的技術(shù)發(fā)展水平已大大超過(guò)其出現(xiàn)時(shí)技術(shù)水平，并各自定位在不同的層面。PLC適合低成本自動(dòng)化項(xiàng)目和作為大型DCS系統(tǒng)的I/O站，工控機(jī)在中規(guī)模小范圍自動(dòng)化工程中有很好的性能價(jià)格比，當(dāng)然這種定位也不是的。據(jù)預(yù)測(cè)，2000年我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)170億至207億人民幣，其中工控機(jī)占40億左右、PLC占30億左右，再加上DCS系統(tǒng)、FCS系統(tǒng)和NCC系統(tǒng)（占60億）中使用的PLC和工控機(jī)，可以看出其在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中舉足輕重的作用。這兩類控制設(shè)備在各領(lǐng)域的自動(dòng)化中扮演了*的角色。圖1給出了某自來(lái)水廠工業(yè)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖，其中采用了PLC作為I/O控制站、工控機(jī)作為監(jiān)控機(jī)。

圖1 工業(yè)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖

目前，PLC的主流廠商有A-B、Siemens和Modicon等。工控機(jī)的主流廠商有上海*、北京康拓和研華、艾訊等。

PLC和工控機(jī)在其技術(shù)發(fā)展的歷程中，為了適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的需要和用戶二次開(kāi)發(fā)的需要，都積極地發(fā)展高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化和高性能的用戶開(kāi)發(fā)軟件方面的技術(shù)性能。以下將重點(diǎn)介紹PLC和工控機(jī)在硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)方面技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

二、PLC和工控機(jī)的硬件技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展

PLC和工控機(jī)的zui終用戶為冶金、采礦、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)，其主要的用途為：

1、順序控制

順序控制是應(yīng)用zui廣泛的領(lǐng)域，它包括單機(jī)控制、多機(jī)群控制、自動(dòng)生產(chǎn)線控制，如注塑機(jī)、印刷機(jī)械、訂書(shū)機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配機(jī)械、包裝生產(chǎn)、電鍍流水線和電梯控制等。

2、運(yùn)動(dòng)控制

應(yīng)用在電力拖動(dòng)系統(tǒng)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制。

3、過(guò)程控制

采用模擬量模塊能控制物理參數(shù)，例如溫度、壓力、速度和流量等，并提供PID等閉環(huán)控制的功能。

4、數(shù)據(jù)處理

可以支持?jǐn)?shù)控機(jī)床的控制和管理、多軸控制等。

由于自動(dòng)化系統(tǒng)的要求日益提高，傳統(tǒng)的提供I/O點(diǎn)服務(wù)的PLC和工控機(jī)已經(jīng)無(wú)法滿足復(fù)雜的工藝要求。因此，PLC和工控機(jī)在硬件系統(tǒng)上有了根本的變化。

PLC系統(tǒng)在模塊上的技術(shù)發(fā)展有：

1、處理器模塊

配備大容量?jī)?nèi)存，為滿足實(shí)時(shí)控制的要求而優(yōu)化設(shè)計(jì)，除了一般的I/O掃描和控制、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換外，支持大型的集成控制、通訊、并行運(yùn)算、處理器獨(dú)立后臺(tái)程序和處理器輸入中斷等功能。如A-B公司的ControlLogix處理器模塊在它的內(nèi)核中設(shè)計(jì)有通信功能，借助于它的無(wú)源數(shù)據(jù)總線，系統(tǒng)的瓶頸得以消除。這種靈活的結(jié)構(gòu)允許多個(gè)處理器、網(wǎng)絡(luò)以及I/O在一個(gè)機(jī)架中搭配使用而沒(méi)有限制。

2、信息協(xié)處理器模塊

讀取主處理器的數(shù)據(jù)表和狀態(tài)文件，或通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言程序?qū)?shù)據(jù)寫(xiě)入主處理器，程序可以在實(shí)時(shí)多任務(wù)環(huán)境下以及獨(dú)立于PLC處理器的方法，單獨(dú)在協(xié)處理器中運(yùn)行。

3、高級(jí)語(yǔ)言協(xié)處理器

通過(guò)C和Basic的接口來(lái)進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和算法實(shí)現(xiàn)。

4、網(wǎng)絡(luò)適配模塊

在現(xiàn)場(chǎng)總線與處理器之間提供通訊接口，以便PLC處理器和I/O模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)交換。

5、具有特殊功能的I/O模塊

如A-B公司在其產(chǎn)品中提供了智能變送器模塊、溫度控制模塊、稱重模塊、開(kāi)環(huán)速度控制模塊、塑料制造模塊、力矩控制模塊、編碼模塊、可組態(tài)流量計(jì)模塊、電流同步模塊等。這些模塊的設(shè)計(jì)考慮了特殊行業(yè)的需要，使得復(fù)雜的控制功能以模塊化的方式得以解決，提高了可靠性和專業(yè)水平。

同樣，工控機(jī)也從I/O板卡的基礎(chǔ)上飛速向前發(fā)展，大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)本身的革命性發(fā)展給工控機(jī)提供了舞臺(tái)。工控機(jī)系列產(chǎn)品除了全系列的I/O板卡外，還發(fā)展了一體化工作站、帶電子盤(pán)的工控機(jī)、遠(yuǎn)程RTU、適用于儀表行業(yè)的微型工控機(jī)、適用于視頻和多媒體行業(yè)的工控機(jī)、適用于通訊行業(yè)的帶監(jiān)控液晶屏的工控機(jī)、與PLC合一的特殊工控機(jī)以及防爆型工控機(jī)。