微型PLC

微型PLC

小型耐用的可编程逻辑控制器（PLC），是逻辑控制领域发展最快的一类产品，而可编程自动控制器（PAC）的功能与PLC类似，只是PAC还带有几种不同的可选功能。

Schneider Electric公司的Tele-mecanique Twido Nano PLC，
可以控制那些水果及蔬菜加工厂的输送和包装生产线。

你需要选用一套微型PLC，还是一套PAC（可编程自动控制器）？它们之间的区别在哪里？如果你确实想选用一套可编程逻辑控制器，那么什么叫做微型PLC呢，原来那些传统的名称还适用吗？

也许有时用户不但要考虑到控制器的功能性（这些功能性是由自动化设计所决定，并通过相应实施得来的），还需认识到对于系统的正确使用、维修和升级，往往比选用控制器的种类更为重要。至于要评估系统的处理规模，那些诸如输入/输出（I/O）点数的传统衡量方法已经不再适用；用户仅仅需要关注，"那些为满足相关应用而需要的各项功能"可否达成，而输入/输出（I/O）点数，只需为“系统将来可能的扩展”稍微放大一点即可。

通常来说，PAC在形式上与PLC很相似，功能上有经过工业化加固的基于PC的逻辑和其他处理能力，但是，PAC比PLC更加开放、更容易掌握、同时还具备内置的通讯功能、编程也更为灵活。

即便如此，PLC在用户使用的容易程度方面、通讯功能方面以及其他功能方面，继续保持其领先地位。2004年中期，ARC咨询集团就指出，“目前，PLC已经成为一种使用得如此普遍的商品，以至于连PLC的制造厂商都无法知道，那些通过分销商销售的nano（毫微）型PLC和微型PLC，他们的最终用户究竞是谁？”CONTROL ENGINEERING 2004年11月的PLC专题研究也曾指出，“微型和中型PLC是安装使用的最为广泛的类型。”

Panasonic Electric Works（美国）有限公司（前Aromat，NAiS公司）资深技术支持专家Sydney Brooks先生说，小型化PLC功能紧凑的特点，在几年前几乎没有听说过。但今天像该公司最新紧凑型砖式PLC，其I/O卡槽排放在PLC的上部；且配备有八个内置的高速计数器，可用于编码器、接近以及光电传感器，而相比之下，其竞争对手的产品平均下来，只有两个同类计数器而已。

Wago产品经理Mark DeCramer先生说，“与其他类型的PLC一样，绝大多数微型PLC都已采用IEC 61131-3的编程标准，而该标准定义了一种标准化的指令集，数据类型，以及编程环境。”他还补充说，大家对这种标准的很多优点经常是熟视无睹，比如说“可重复使用的代码，独立于处理器的编程环境，可在不同品牌的PLC之间通用的编码手操器，用户更快的掌握速度。”如果你目前不在使用由IEC 61131-3编程标准所支持的微型PLC，那么你在微型PLC硬件上省下的金钱，将花在额外的工程实施及人员培训之上。

采用PAC还是PLC，或者两者兼用？

National Instruments公司数据采集产品经理Gricha Raether先生建议大家，用户应该根据具体的应用场合，来决定是采用PLC还是PAC（或者两者兼用）。

Raether先生说，“今天的控制处理过程，很大程度上依赖包罗万象的信号和数据，其涵盖的范围包括模拟及数字输入输出设备、高分辨率高速的摄像机、以及多轴运动控制器。”“很多应用场合，比如高速生产线、实时的机械状态监测、高精度控制、以及复杂过程控制，他们往往需要在确定的时间间隔内，执行完成高速的数据采集、先进的数据分析以及处理算法。”

Raether先生补充说，高端的PLC可以满足上述部分要求，然而，工程师们为了能够高效地处理这些信号，他们需要一些可供计算的资源，如浮点处理器以及足够的内存。PAC就是将这些有现货供应的硬件与实时操作系统集成在一起，为控制工程师提供一种低成本高效益的工作平台。NI公司的产品中包含了PAC和逻辑处理板，但未包含PLC。

对于North Eastern Ohio 有限公司－这家专业生产自动油漆设备的制造商，他们的Artomation
系列产品，提供了包括"Wago I/O模块和基于以太网的微型PLC"在内的自动化系统。

Schneider Electric公司的低端控制产品首席专家及组长－Tim Roberts先生说，当用户在选择“更为小型的PLC，还是更为大型的PAC”时，主要考虑的是实际应用中的处理规模和范围，然后才能决定，一套类似于‘nano PLC’这样的小型PLC是否合适？最后得出的结论往往是，一套nano PLC对于复杂的机械方面的应用还比较合适，而一套PAC则更加适用于复杂的过程控制。Roberts先生补充说，“如果初步认为一套更为小型的PLC，可以适用于此处应用场合的话，那么下一步就应该判断，该类PLC是否有足够的I/O点数（离散量和模拟量），是否有PID回路的处理能力，是否有足够的内存和通讯处理能力，是否有足够快的处理速度。如果安装空间不是很大的话，那么同样还需考虑系统硬件的物理尺寸。”在实际的应用中，当今小型控制器的优势和适应性已经展现出来。

自动喷漆

North Eastern Ohio有限公司（一家自动化油漆机器的OEM厂商），需要一种带有数字和模拟输出的、对多轴运动进行近乎于实时协调控制的自控系统。该系统的优先配置中包含有运动专用卡和I/O卡，它们又安装在一台运行实时的、基于UNIX操作系统的工业PC机中。相关代码驻留在PC机和运动专用卡中。

虽然基本系统早已安装成型，但由于在使用的过程中，经常会增加一些基于I/O的逻辑功能，如油漆填充这类的、可独立操作的、非自动机械类的功能，所以系统需要不停的升级，才能够维持既有的运动控制平台。新的应用场合将“基于以太网的、功能卓越的运动控制器”，“微软公司Windows平台的PC机”以及“Wago以太网可编程现场总线耦合器”结合在一起。Digital Coating Devices Inc公司的Automation系统，就提供并集成了控制器和HMI（人机界面）；该公司的产品开发副总裁－Chuck Greene先生简单描述了此类应用带来的好处：

● 由于运动控制器是由相同厂家提供，因此运动控制的相关软件不需修改；
● 使用微软公司Windows平台的PC机，将PC机的成本降低50％以上；
● Wago I/O连接器通过Modbus 协议，直接为运动控制提供通讯。由于使用标准设备，I/O模块的成本降低10~20%。同时，有多达40％的机器类控制系统需要扩展的I/O连接器，而使用电源配给模块，在现场使用任何的电压等级都可将其纳入原有系统。可实现与多种现场设备之间的通讯，其中包括RS-485。

Greene先生指出，“我们公司已开发一种组态工具，这种工具可以允许－在不重写软件的情况下增加I/O点数。经过简单组态然后就可运行。”Wago 842 PFC（可编程现场控制器）使用了IEC 61131-3标准化编程环境以及其本身自带的一些功能。通过基于Modbus的运动通讯功能，能够向系统通告那些“正处于运行状态的I/O设备”，而这类I/O设备的运行处理又都是独立于运动控制器和PC机的，正因为这样，系统才可能允许在线进行“诸如添加油漆、测试喷枪设置等操作”。对于那些不需要运动控制的场合，Wago控制器使用其自带功能；用一种特殊的模块来读取传输设备上的编码，以便当需要进行喷漆处理的部件经过喷枪时，系统可以正确的控制喷枪的开关。

污水的快速及时输送

当你在等火车（或在某个工业化的环境中工作）时，一潭停滞的死水一定是你不愿看、不愿闻的东西。为了更好地确保这类流体，能以最快的速度输送到一个合适的地方，Toronto Transportation Co.（TTC）有限公司，在找到一种标准化的控制器以后，就对其所有的泵站，都安装了ITT Flygt誷 Logimac型基于PLC的机泵控制系统。ITT Flygt（加拿大）公司找到了这种可靠的、低成本高效益的、功能强大的控制器，并且带有灵活的通讯功能，另外，厂家还提供了有力的售后服务和技术支持。

Logimac系统包含一套PLC，是为双重、三重以及四重化配置的泵站而设计的，其中PLC运行着一套标准的工业级的程序，该程序由ITT Flygt（加拿大）公司开发设计，目的是：及时识别泵站中的故障设备；为泵站提供更安全可靠的操作；为操作工提供一个操作界面。该系统监控以下相关功能－机泵马达的定子及滚动轴承是否过热，是否有液体渗入机泵马达定子和马达接线箱，是否有液位调节器故障。同时，系统还监视输入变量，其中包括用于测量输入流体容积的开关和压力传感器。如果系统发现废水池的液位超过了预设高度，则PLC将会发出命令给一台或几台泵，让其启动将废水泵入后面的处理场。ITT Flygt（加拿大）公司的产品经理Luc-Rejean Lepine先生说，“Logimac系统有足够的能力，根据输入的流量来计算出应该泵出的流量。”“这样，系统通过在必要时将更多的机泵自动启动，就可防止未经处理的污水溢出污水池流入河流，从而确保污水得到更好的处理。”Lepine先生还说，“GE Fanuc公司的微型PLC使得ITT Flygt加拿大公司及其用户受益匪浅，目前正在使用的VersaMax型微型PLC，最多可以扩展到多达84个I/O点，并且可以和变频器和软启动器一起配合使用，这类控制器功能强大、性能可靠并且低成本高效益。它们还可以较为容易地实现一些量身定制的功能，而这些功能对于我们公司和我们的客户都非常重要。这些产品所具备的工业级标准及易于使用的编程方式，能够让我们ITT Flygt加拿大公司，更快地调试好我们的泵站。”

衡量PLC的旧式方法，已经落伍于新技术了

I/O点数是大家以往常常引用的、用来衡量PLC规模大小的传统方法。

然而，当今最小型PLC的I/O处理能力，也超过了过去大型PLC的处理能力。所以，有关专家说，当今的PLC最好是以其提供的所需功能，而不是I/O点数，来衡量PLC的规模大小。

GE Fanuc VersaMax Micro Nano PLC适用于以下操作环境：控制盘的安装空间非常有限，但却需要高产量和高处理速度。由于其一体化的外形结构，这种紧凑型的PLC可以提供多达64个点的I/O处理能力，并且可以扩展到176个点，快速的系统扫描周期，坚固的编程指令集，可使得编程选项倍增的扩展内存，模块化设计使得系统的硬件安装更灵活、更容易。

Panasonic Electric Works Corp的FP-X带有一系列的、据说可与任何竞争对手的产品相匹敌的特性和功能。FP-X型PLC，它的处理器速度高达0.32μs，并且带有32K的编程内存，可以取代处理规模小且价格昂贵的高速PLC。这种PLC还带有内置的24V传感器电源，可移动的端子排和继电器输出。该产品可以交流供电，且提供通讯功能，同时还提供模拟和离散I/O信号、以及相关运动控制模块的扩展。FP-X型PLC也可使用"可用于FP0系列PLC上的"所有扩展模块。

Allen-Bradley MicroLogix 1100 controller 来自于Rockwell Automation公司，为用户提供一种低成本高效益、带有灵活的在线编辑功能的低端控制器。这种新型控制器能够帮助用户在线的修改程序，其中包括PID回路（即比例－积分－微分回路）。嵌入式的以太网/IP通讯端口，可通过产品提供的现成便利工具，来共享所有的数据，同时还省去了网络接线的麻烦。一台嵌入式的以太网WEB服务器，使得用户可以远程访问相关的控制信息。有些应用场合，包括了透过以太网的分散控制，如在原料处理和包装方面的应用就属此类情况。此时，系统监控和数据采集系统可能位于一处，而控制器作为远程终端单元可能又位于另外一处。该系统内置的多用途文本LCD屏幕，就可以省去在很多应用中各个独立的操作工界面。

Telemecanique Twido nano PLC来自于Schneider Electric公司，具备很多本该只有在更大型PLC上才会拥有的性能，但其体积却更小。具备多种通讯功能，据说是一款"人小鬼大"的产品，对于每一指令逻辑，拥有最快的扫描周期。

独一无二的PLC控制：Full House 公司减少了门/门框制造机器的停车时间，提高生产率。

Full House有限公司的Fred Braid先生说，自从他父亲倡导并发明了预悬挂式门以来，在门及门框制造机械这一领域，并没有取得多大的进步。事实上，由继电器、阀门、以及压缩空气来控制的机器，一直以来，都是他的客户以及竞争者信服的标准。

然而在2004年，Braid先生打破了沿用近70年的、Marquise Diamond系列产品一直使用的气动控制的传统技术，开发了Full House有限公司历史上第一套由PLC控制的、伺服驱动的门－门框制造设备。Braid先生的目标是，打造一款"可以真正担负起公司发展使命的"门及门框制造设备：由他们设计制造的机器设备，能够帮助那些门及门框制造商，以流线形的产品，更低的劳动成本，来获取更多的利润。在整个研发及试验过程中，Braid先生和Full House公司的工程技术团队，都与Siemens Energy & Automation公司一起精诚合作。他们的总体目标包括：提高产品的精度；提升产品的质量；在制造门及门框的过程中，可以更灵活地对相关设定参数，进行快速而简单的修改。

Braid先生说，我们打算在新机型上达成的一些功能，如果用以往传统的气动逻辑来实现的话，将会非常复杂。

Full House公司选用了带有MicroWin编程软件的Siemens Simatic S7-200 型PLC ，这样，相比于那些仍然只能提供气动控制的竞争对手，该公司可以继续保持其领先地位。公司生产的Marquise Diamond新系列门及门框制造设备，在"门及门框制造商"所需加工的木质门和玻璃纤维门的尺寸达到八英尺高、四英尺宽时，就可以为他们提供更高的生产率（每小时60个门），更好的质量以及更多的功能。Full House公司研发工程师Sean Morgan先生称赞到，使用一台Siemens Simatic TP-270（一种十英寸大小，用Siemens ProTool Pro软件进行编程的触摸屏式的人机界面），花上几秒钟就可以更改机器的设置，相比之下，传统的气动机器，通常可能要花费一个小时才能完成此类切换 。同时，新机型在重新编程、更换部件、对客户进行技术支持及售后服务方面，都具有更大的灵活性。S7-200 PLC通过一种 AS-interface接口来控制Marquise Diamond型机器的一切操作，而AS-interface接口是一种"用于传输过程级和机器级模拟和数字信号的"、兼容多厂商的总线系统。该接口的数据和电源，通过同一根双芯电缆来传输，这样就省去了并行布线的更多成本，同时还可以更为灵活地增加一些功能，并且还有即插即用的功能。Morgan先生还说，由于总线系统的优点，所以可在不必改边布线的前提下，增加某些功能，这些特点对于那些仅有机械专业背景的安装工而言，是大有裨益的。

Full House 公司，在其对Marquise Diamond 系列门及门框制造设备改用Siemens Simatic S7-200 PLC后，由于其对加工参数更快的修改速度、更好的质量、以及更高的可靠性，所以他们打算将" 目前还在使用气动系统的其他机器"也更换成PLC来控制。

与Full House公司气动控制的机器相比，由PLC控制的机器减少了维修量、简化了操作、降低了售后服务的通话量、以及机器的停车时间。Braid先生说，"气源质量问题、气源压力不正确、以及系统中的水分不再会导致各种问题。还有，我们可以通过互联网来控制机器和进行机器的故障诊断。"很明显，这样要比"向海外派遣一个服务工程师"好得多。Full House公司产品经理Carl Oberg先生说，Marquise Diamond系列制造设备，首先要对母材进行加工，以便大门铰链的安装，同时还要对其钻孔，以便门锁的安装。如果铰链和门锁的安装定位有所偏移，那么整扇门的质量就会很差。确保加工过程的一致性非常重要。如果问题出现了，勿庸置疑，采用PLC控制的系统，纠正起来要比"采用气动控制的系统"快得多。

Braid先生说，自从采用人机界面后，由于"修改参数以及纠正问题"的时间大大缩短了，因此可以降低人工及材料成本。新机型修改铰链和门锁的加工参数，只需几秒钟，而相比之下，同样的改动对气动机器而言，可能需要个把小时。Oberg先生补充说，一些特殊的订单，以前往往需要在机器上走两次，而这一过程也许会耗去多达七分钟的时间，但现在的新机型只需不到一分钟