PLC、PAC和ipc

如今的控制系统更强大、更灵活、更容易配置和编程，也更容易与之通信。大量的公司创建控制系统，每个公司内部的多条线路可能会导致一些瘫痪时，试图确定正确的制造商和型号的控制器的一个项目。只要稍微了解不同产品的不同特性、限制和兼容性，工程师就可以在可编程逻辑控制器(plc)、可编程自动化控制器(pac)或工业pc (ipc)之间进行选择时做出明智的决定。

控制器取代继电器

直到20世纪60年代末，控制系统由控制离散函数的继电器和控制模拟函数的独立环路控制器组成。这带来了许多挑战，包括为继电器消耗非常大的空间，昂贵和耗时的更改，以及通常巨大的故障排除工作。

在20世纪70年代早期，PLC被创造出来，并开始广泛用于工业应用，取代继电器系统。第一代plc很大(虽然比继电器的墙小得多)，编程是用专用终端和非常有限的指令集完成的。在20世纪70年代后期，分布式控制系统(dcs)开始取代单独的环路控制器，并集中过程模拟控制环境。dcs通常由靠近终端控制设备的多个输入/输出(IO)机架和基于pc的可视化和工程站组成。图形或工程屏幕是DCS的组成部分，用于与流程或调优循环交互。20世纪80年代初，PLC系统开始走上DCS系统的道路，并包含分布式组件和机架。

plc已经取得了许多进步，包括处理能力的提高，内存的增加，位处理的增加，以及尺寸的减小等。这些进步也开创了超越原始PLC概念的自动化系统的几种分类。其中两种分类包括过程自动化控制器(pac)和工业pc (ipc)。虽然PLC保留了与20世纪70年代初相同的基本概念，但pac和ipc增加了一些新的功能和功能，使它们与基本的PLC概念区别开来。

制度

plc仍然是许多小型自动化项目的基本组成部分。今天的plc是非常强大的控制器。常见的用途包括原始设备制造商(OEM)机器，如包装机、填料机、码垛机和小型工艺滑块。plc通常与机器级人机界面(HMI)包配对，用于可视化和报警。plc能够处理非常高速的I/O，排序，比例-积分-导数(PID)控制，数字和模拟I/O，以及指令集，远远超过20世纪70年代和80年代的原始plc。此外，根据PLC的制造商和型号，通常还有大量其他专用模块可用于高速计数、网络接口、运动控制和其他选项。

几乎所有plc都有某种标准的内置现场、设备或以太网级通信。这些网络包括EtherNet/IP、Profibus、Profinet、基金会现场总线或Modbus TCP。这些网络允许点对点(plc到plc)通信，分布式I/O功能和HMI/SCADA通信。虽然与多年前的PLC系统相比，它们非常强大，但今天的PLC仍然有局限性。为了在这个竞争激烈的领域保持较低的价格，它们可以处理的I/O数量以及可以安装的逻辑数量都是有限的。

政治行动委员会

需要多个分布式机架的大型项目或非常大的应用程序通常比基本的PLC包需要更多的处理器能力和内存。pac包含上述PLC系统的所有功能以及附加功能。

pac是为更大的分布式控制而设计的，如大型包装线、离散制造控制系统和大型滑块或工厂过程的过程控制等应用。可用的指令集更先进，更专门，如过程控制、排序、批处理和设备控制。一些制造商甚至为石油和天然气、核能、酿酒和其他专业领域建立和发布特定于行业的指令集。这些特殊的指令集通常非常强大，并且是处理器密集型的，这需要PAC字段的能力增强才能正确执行。pac通常与企业级监控和数据采集(SCADA)系统一起使用，用于工厂范围的控制和数据收集。

PAC指令集和相应HMI库的发展模糊了PAC和dcs之间的界限。DCS的大部分功能、功率和集成现在都由PAC制造商提供。它们具有先进的控制能力，历史上仅用于大型DCS系统，如模型预测控制(MPC)和模糊逻辑，这些控制用于PID不充分的不稳定或复杂的闭环控制。

ipc

工业pc始于20世纪90年代，当时自动化公司设计软件，模拟在标准pc上运行的PLC环境。这些最初使用pc进行自动化的尝试通常是不可靠的，因为它们受到主机操作系统(OS)的稳定性问题和非工业化计算机的故障率的影响。

从那时起，IPC领域有了许多进步，包括使用了加固的工业计算机，更稳定的操作系统，甚至一些制造商已经为自动化环境创建了自己的专用的带有实时内核的IPC。这个实时内核允许自动化从操作系统环境中分离出来，并在优先级上优先于操作系统，例如I/O接口。

由于ipc运行在PC平台上，它们比标准plc包含更多的现代处理器和内存。ipc的一个优点是通常可以在与自动化程序相同的机器上运行HMI应用程序，从而降低成本。ipc的一些用途包括OEM机器和滑块以及空间有限的其他小型项目。

选择合适的控制系统

关于何时使用PAC、PLC或IPC并没有明确的快速规则。许多因素都在发挥作用，如预算、规模、支持、复杂性和未来扩展。需要仔细注意需要安全完整性级别(SIL)认证的过程和系统的安全性和平均故障间隔时间(MTBF)次数。

通常，客户(内部或外部)至少决定所提供的控制系统的品牌。这通常是由于拥有现有的编程许可证，维护和工程培训和熟悉程度，以及区域承包商对系统的支持。

当技术选择不明确时，它可以帮助创建一个带有加权标准的选择矩阵，然后对每个技术进行分级。衡量更重要的标准或需求高于想要或不那么重要的标准。图5是一个技术选择矩阵示例。

创建一个客观的表格有助于消除决策中的一些主观性。当客户没有合适的标准，或者当标准为系统集成商提供推荐解决方案类型和品牌的空间时，这样的表格是有用的。

一种解决方案也可以是plc、pac和ipc的混合。今天的工业网络允许一个紧密集成的工厂车间，即使多个控制器分布在多个品牌线上。

一个有经验的系统集成商应该能够根据客户的需求和需求，协助做出正确的项目决策。从一开始就选择正确的控制平台将增加项目成功的几率。

Ryan Williams是Stone Technologies的项目经理，是控制系统集成商和2010年的年度控制工程系统集成商。由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程，mhoske@cfemedia.com．

关键概念

• plc、pac和ipc用于各种控制应用。
• 制作一个加权标准矩阵有助于决定哪个是最好的。
• 可以使用控制器和供应商的组合。

考虑一下这个

配置和启动是非常痛苦的时刻，要意识到所选择的控制平台不适合应用程序。

在线额外

斯通科技公司控制工程2010年度最佳系统集成商。

参考文献

E. Csanyi，“我们到底是什么时候开始使用plc的?”(2011年12月21日)，检索自电气工程门户网站。

D.弗雷德。”工业数据是如何诞生的(上)，”(2013年1月3日)，检索自GE Automation。

Microbox PC Simatic IPC427D，(未注明)，检索自西门子。

塞戈维亚，V. R.和A.索林PLC和DCS的控制历史．2012年6月15日。

作者简介

Ryan Williams是Stone Technologies的项目经理，在多学科工程和跨职能团队领导方面具有长期的背景。他拥有在工业和商业环境中构建和实施具有挑战性的工程项目的成功背景。专业知识包括:

• 项目/工程管理
• 研发工程与领导
• 项目及服务销售
• 工厂车间自动化，过程安全系统，数据采集，报告系统，包括整体设备效率(OEE)，制造执行系统(MES)，制造运营管理(MOM)，和批处理解决方案
• 多学科(机械、电气、IT、管理)工程
• 项目生命周期的所有阶段，包括报价、预算、计划和管理/执行
• 硅/半导体、汽车、食品和饮料、化工、水力发电、啤酒和葡萄酒以及消费品行业。

他接受过Rockwell Automation PLC5, SLC, ControlLogix的正式培训;西门子S7、PCS7、西门子Braumat;艾默生过程管理DeltaV, DeltaV SIS;以及ISA S84 SIS基础专家和ISA S84 SIL选择专家。

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Stone Technologies是一家相2015年11月30日会员

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