将HMIs与plc和pac集成
在设计自动化系统时，理解控制器之间的差异是至关重要的。
今天的工业制造、公用事业和配电公司需要广泛的数据收集和分析来保持竞争力。尽管更新的自动化技术使这些企业可以相对容易地收集大量数据，但仅仅收集数据是不够的。为了实现持续改进的目标，这些数据必须通过用户友好的显示和界面以便于分析的方式呈现给用户。
分析是数据采集显示其真正价值的地方，因为这是需要改进的地方。应用程序需求不仅有助于定义数据采集的类型和方法，而且还影响如何分析这些收集到的数据。
然而，在进行分析之前，需要使用本地和远程人机界面(HMIs)进行实时监控和控制，在某些情况下还需要进行数据处理。将可编程逻辑控制器(PLC)或可编程自动化控制器(PAC)数据与人机界面集成有不同的方法。数据收集和表示之间的紧密集成可以帮助企业改进诊断和整体系统性能。
基于pc的还是嵌入式HMI?
HMI可以是运行为应用程序配置的现成软件的PC机，也可以是带有嵌入式操作系统和预先打包软件的操作员界面终端(OIT)。基于pc的软件通常提供更多的功能，而OIT以较低的成本提供更简单的设置和操作(参见图1)。
无论是选择PC还是OIT，最终用户都必须为特定的应用程序配置软件。定制的、复杂的或高级的应用程序可能需要在开发环境中编程，比如c++或Visual Basic。然而，大多数应用程序都可以通过配置现成的软件程序来处理——这是一个更简单的过程。
基于pc的hmi通常使用Windows操作系统，并提供与众多PAC和PLC控制器的轻松连接。这类人机界面具有高端性能，但成本相对较高，因为用户必须购买PC机和人机界面软件。
oit通常不包括基于pc的hmi的所有功能，但它们在前期和运营成本上都较低。由于HMI软件与嵌入式操作系统紧密匹配，因此部署也简单得多。PC通常用于配置特定应用程序的HMI软件，然后将其下载到目标OIT。
紧密集成的通信
hmi是为几乎所有工业应用提供用户界面的关键工具，包括机器控制、离散部件制造和过程控制。plc和pac用于控制设备和流程，因此它们自然应该与hmi和oit紧密集成。大多数基于pc的hmi和oit都包含驱动程序软件，可以与各种流行的控制器通信，从而无需编写、测试和维护自定义通信驱动程序软件。
此外，还存在一些通用的网络协议，例如各种类型的以太网，以允许这些不同的技术进行通信。这使得集成变得更加容易，HMI或OIT可以快速编程，从控制器中提取数据或向控制器推送命令。
虽然HMI或OIT和控制器可以在基本级别上进行通信，但它们可能无法以最有效和高效的方式真正交换数据。此外，与与PAC的通信相比，在如何将HMI或OIT与PLC集成方面存在关键差异。
PLC和PAC分压器
现代plc和pac旨在满足当今自动化应用的复杂要求。多年来，这些控制器已经发展成为功能齐全的系统，特别是在数据收集方面。
plc和pac都可以在内部存储数据，也可以将数据传输到其他系统。从任何一个控制器到其他计算系统(包括hmi和oit)的通信通常通过以太网端口执行，该端口内置于大多数现代plc和pac中。由于支持流行的以太网和其他协议，因此不需要编写复杂的驱动程序来在控制器和外部系统之间交换数据。
plc已经存在了40多年。然而，最近的进步大大提高了它们的能力。PLC-HMI集成优势包括:
- 更低的采购成本
- 用户更熟悉
- 更适合简单的机器控制
- 优秀的执行速度从先进的plc
- 组合PLC/OIT设备用于低端应用。
然而，这些增加的功能导致了一些混淆，即哪种类型的控制器最适合每种应用程序。
一般来说，plc在机器控制方面工作得很好——既简单又高速。但是，基于阶梯逻辑和专注于离散开关控制的体系结构可能会使典型的PLC难以扩展到超出其原始功能的范围。
例如，较老的或低端PLC通常需要添加单独的硬件卡来完成核心功能之外的功能，例如多个组件之间的网络、广泛的过程控制或复杂的数据操作。
另一方面，PAC更倾向于复杂的控制和数据处理。它通常也更适合具有广泛过程控制要求的应用程序，因为PAC更能处理模拟I/O和相关控制功能。
市场上另一个相对较新的设备是集成PLC/OIT。通过将控制器和接口结合到一个设备中，可以显著降低成本。这些组合PLC/OIT单元提供了简单性，并最大限度地减少所需的布线和机柜空间。然而，这些解决方案并不能在更复杂的应用中取代标准plc和hmi或oit。
因为它们共享一个公共的CPU和内存，所以可以对这些资源征税。PLC的主要功能是实时控制，如果OIT部分使用了大量的处理能力和/或动态内存，控制功能可能会受到影响。因此，这些设备最适合低端应用，而不是那些具有高I/O计数和更高级功能要求的应用。
当PLC/OIT单元的组合不够时，就必须将PLC或PAC与HMI或OIT集成。
有关将PLC与HMI或OIT配对的更多信息，请参阅下一页。
将PLC与HMI或OIT配对
为了满足更多PLC功能的需求，一些制造商增加了先进的特性和功能。例如，旧的plc通常最多可以容纳16个PID循环，但新版本可以处理数千个。与旧型号相比，这些先进的plc还提供了更多的处理能力、通信端口和内存。
尽管plc和pac之间的区别越来越不明显，但在标签数据库方面仍然存在根本区别。大多数标准plc不是基于标记的，而是使用固定内存地址。这意味着所有引用都必须使用神秘的固定内存位置，而不是更用户友好的标签，如“Tank Level High”。
这使得控制器与HMI或OIT的集成更加复杂，因为它增加了额外的编程步骤。一种更简单的集成方式是PAC。
HMI-PAC集成
plc已经存在了几十年，但pac是相当新的。pac专为数据处理而设计，可以更简单地与hmi集成，特别是在有大量数据需求的应用程序中。PAC-HMI集成优势包括:
- 更少的开发时间
- 由PAC托管的集成标签数据库
- 模块化设计，易于扩展
- 旨在与SQL和其他数据库更紧密地集成
- 更适合模拟I/O和相关的控制功能
- 提供适合多个域的单一平台。
PAC的模块化设计也便于系统扩展。当需求要求使用PAC时，在大多数情况下，高端HMI将是最适合操作界面的，而不是简单的OIT。
当谈到HMI集成时，PAC最重要的特性之一是它的标签数据库，其中包含前面提到的真实世界的标签名称。由于PAC具有大量内存，因此它可以托管数据库，并充当中央存储库来收集、存储和分发数据，不仅将数据分发给HMI，还将数据分发给其他组件和系统。
在紧密集成的系统中拥有标记数据库意味着自动化系统的每个组件都可以从相同的数据库中提取信息。在项目的初始阶段，该特性通过将开发工作量减少一半，为用户节省了大量的时间和资源。使用通用的基于pac的标记数据库还消除了将固定的内部地址映射到通用协议引用地址的耗时任务。
对于PAC，神秘的数据名称仍然存在于其内存的深层文件中，但永远不会显示给用户。用户只需创建一个真实的描述性标记名称，例如“Tank Level High”，这个标记名称自动映射到正确的内存位置(参见图2)。
在选择控制器并将其与HMI或OIT集成时，需要考虑许多因素。PAC更适合于数据处理，并提供高级功能，如标记数据库，以简化集成。但是它比PLC更昂贵，并且需要更长的时间来实现。PAC通常与基于pc的HMI配合工作最好，因为这两个组件在性能方面都代表高端。
另一方面，plc提供广泛的熟悉性、紧凑性和较低的购买价格。对于机器控制，PLC是更好的选择，通常将其与OIT配对是有意义的。对于最简单的应用，组合PLC/OIT单元可能是最佳选择，因为它将是成本最低的选择。
在plc, pac, hmi, oit和组合单元之间没有正确或错误的选择，因为每个都有自己独特的优点和缺点。通过更好地理解这些组件之间的差异(包括集成需求)，用户可以做出更明智的决策，并为他们的应用程序选择正确的解决方案。
Jeff Payne是AutomationDirect公司的产品经理．
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