多，少，少，小

虽然2009年的经济低谷和随后的衰退已经过去，但那段时期带来了一系列变化，这些变化在工业领域仍在继续。当然，其中最普遍的是对更大规模劳动力的影响。每个人，包括工厂操作员、维护人员、设备设计师和原始设备制造商、系统集成商和面板车间，都在用更少的钱做更多的事情。其中一种明显的方式是重新评估控制柜的设计，并寻找减少控制柜本身开销的方法。

这些想法中最主要的是削减实际内阁的尺寸。简单地说，更小的橱柜就等于更小的成本。然而，缩小面板的尺寸意味着工程师们必须首先找到一种方法来缩小面板上的组件。幸运的是，如今市场上的高密度产品比以往任何时候都多，这使得缩小机柜的任务比10年前都要容易得多。

为了帮助解释，让我们看看几乎每个控制面板中的基本组件:电源、继电器和端子排。虽然每一项技术都是基本的，但许多制造商已经取得了巨大的进步，允许这些组件用更少的钱做更多的事情，借用之前的一个短语，“更少”指的是尺寸。

让我们从控制柜的心脏开始:面板电源。电源技术在过去10年里突飞猛进。今天，各种各样的制造商提供一系列的电源，包括电流提升，远程报警功能和断路器跳闸技术。最令人惊讶的是，这些功能被安置在电源中，消耗的足迹不断缩小。例如，10年前，领先的电源制造商如Phoenix Contact、Sola和Puls提供了约160毫米宽的10a DIN导轨式电源。如今，这些制造商提供具有更多功能的10a电源，其设计仅占用90毫米的DIN导轨空间。这样就节省了将近50%的空间。

同样，继电器也变得更小了。自20世纪90年代末以来，终端块式继电器已经在市场上出现。然而，其更宽的前身“冰立方”继电器的安装底座仍然非常大。端子组继电器的主要优点是它们的尺寸。它们只有6毫米宽，只占冰块继电器所占空间的一小部分。当然，它们在大多数情况下被限制在6a，所以直接替换将不可能在所有情况下。然而，由于控制柜中使用的冰块继电器每个约25毫米，通过切换到只有该宽度的四分之一的端子排继电器，很容易看出可以打开多少空间。

端子座是每一个控制面板的基础，即使是如此简单的产品也可以用更少的资源做更多的事情。多年来，大多数制造商在终端建筑上的简单改变已经带来了巨大的改善。例如，高质量的金属允许较小的端子座携带更多的电流，因此端子座的总体占地面积减少。考虑到一个普通控制柜中端子座的数量，每个端子座上节省的几毫米会随着数量的增加而迅速增加。

此外，领先的制造商，包括Weidmuller, Wago和Phoenix Contact，提供能够降落多根电线的端子座。例如，Phoenix Contact提供了一条产品线，允许用户在端子座的每一侧放置两根电线，这样就可以传递两个独立的信号。这基本上使用户能够将所需的终端块数量减少一半。同样，这直接导致了组件数量的显著减少，从而减少了机柜中所需的空间。

希望减少整体机柜占地面积的工程师比以往任何时候都有更多的选择。要做到这一点，他们只需要看看几乎每个控制柜中使用的核心部件:电源、继电器和端子排。在大多数情况下，升级到现有技术可以比十年前使用的等效组件减少50%。单独来说，升级这些组件可以获得很多好处;然而，如果用户希望对他们的底线产生巨大影响，并可能将整体机柜尺寸缩小一半，那么他们应该认真考虑升级所有这三种组件类型。

Jeremy Valentine是美国Phoenix Contact公司的接口产品营销经理。

更智能、更强大的设备结合了各种功能

如今有许多控制创新，减少了控制柜所需的空间和机器占地面积。小型化控制设备和其他工业电子产品一直是这方面的主要驱动力。例如，随着强大的多核处理器的可用，嵌入式pc的性能不断提高，最高可达英特尔酷睿i7 2715QE 2.1 GHz四核CPU。有了这种处理器能力，一台小型嵌入式PC，既可以作为机器的PLC，也可以作为运动控制器、HMI处理器、通信网关等等。这可以帮助机器制造商和制造商减少他们必须在机器上配备的硬件的数量和种类。

当一台功能强大的嵌入式PC与正确的软件配对时，它可以轻松地处理具有多个协调轴的复杂运动控制。通过添加多plc功能、HMI、标准PC功能等，这类设备也可以在一个盒子里完成大量的多任务。这消除了对过去使用的几个单独硬件设备的需求，从而缩小了机器占地面积。

现代I/O技术增加了可以处理数字和模拟数据采集功能的功能，同时为各种测量、监视、安全甚至小型驱动技术提供一系列特殊功能。伺服电机放大器高达4 A现在可在DIN轨道安装12毫米宽机箱。当应用程序需要更多的运动轴时，这种空间节省会成倍增加。例如，在额定功率范围内具有五个运动轴的应用程序将只占用电力柜中60毫米的宽度。类似的I/O解决方案可用于步进电机和直流电机。在I/O终端进行直接信号测量可以减少监测电气数据所需的传感器数量。这些设备可以在高达500v ac, 5a的供电网络下运行，为工厂工程师提供电力测量统计数据和诊断信息。

现代安全硬件在节省空间方面也发挥了作用，集成的安全I/O系统可以为诸如e-stop、光幕、防护门、双手控制、安全开关垫、安全驱动功能等功能提供机器安全功能。这项技术不需要一个独立的安全控制器，它有自己的网络、软件和基础设施——安全I/O终端可以很容易地与标准I/O终端一起添加，并连接到标准的更高级别控制器。

马特·勒切勒是倍福自动化公司的运动专家。

虚拟化:控制你的PC数量

虚拟化是一种允许在一台PC或服务器上同时运行两个或多个操作系统的技术，它正在工业世界中迅速被采用。虽然“虚拟化”一词只是抽象的另一个术语，但在实践中，它允许工程师以以前不可能的方式节省成本、减少占用空间并整合系统。

部署虚拟化允许多个“虚拟机”同时在一台物理机上运行，每个虚拟机都运行自己的操作系统和应用程序。虚拟化在保证给定虚拟机获得完成其工作所需的资源的同时实现了这一点，并确保一台虚拟机的任何问题不会影响到另一台虚拟机。这种类型的整合减少了对多台机器的需求，并最大限度地利用硬件资源。

通过提高硬件利用率，工厂能够减少所需的物理计算机数量，这与控制系统的占地面积有直接关系。

在讨论与工业控制系统相关的虚拟化时，理解术语“占用空间”的真正含义是很重要的。除了服务器、工作站和辅助组件所占用的物理空间外，功耗、冷却要求、设备重量和操作噪声等因素都对系统占用空间有影响。在新建工厂项目中，公司必须找到在不影响项目结果的情况下减少控制系统足迹的最佳方法。对于已有设备的公司来说，减少占地面积可以改善作业人员的工作环境，同时降低运营成本。

虚拟化如何提供帮助

在服务器室中，虚拟化解决方案减少了工厂服务器室中硬件组件的物理占用。设备节省可以是直接的(由硬件消耗)，也可以是间接的(减少辅助服务)。然后，在刀片服务器硬件上运行这些虚拟化解决方案，从而实现虚拟化所提供的资源利用率与刀片服务器技术所提供的硬件密度的最终协同。

对于典型规模的DCS集群，使用传统的部署方法可能会占用50 U(机架单元)的空间用于服务器和工作站设备。使用刀片技术的虚拟化可以在大约7u的空间内实现相同的功能。随着空间的减少，重量、功耗和冷却也相应减少。不仅系统占用的空间减小了，而且它所消耗的空间也更加可预测。这对于打包的解决方案尤其有利，因为人们希望有一个标准化的布局，可以灵活地适应客户的个人需求。

当电源需求降低时，设备所需的不间断电源(UPS)容量也随之减少。考虑到设备运行温度较低，由于冷却需求最小化，相应的功率降低。UPS和冷却设备都更轻。

对于石油和天然气等行业来说，上述服务器机房的占地面积效益尤为重要，因为海上设施存在固有的空间限制和其他物理和操作方面的考虑。

在控制室中，虚拟化和瘦客户机可视化是两种功能强大的技术，它们相互补充，一起实现时甚至更有效。在工业环境中，当瘦客户机连接到虚拟化系统以提供可视化和操作界面时，这些技术就会相互交叉。

瘦客户端是一种无状态、无风扇的设备，没有硬盘驱动器，仅由简化的硬件和软件组成。与常规部署相比，在使用瘦客户机时，应用程序、敏感数据、内存等都存储在数据中心中。

对于工厂控制室中常见的许多应用程序来说，具有瘦客户机操作界面的虚拟化服务器是最佳选择。与服务器室示例类似，用户可以优化相同的占用空间向量——设备空间、冷却和噪声。这是通过瘦客户机的紧凑形式和较低的功耗以及缺少诸如硬盘驱动器和风扇之类的旋转部件来实现的。甚至不要求瘦客户机与服务器位于同一设施或地理区域，因为到服务器的链接是通过网络连接建立的，所有核心软件和性能都位于主机中。

Paul Hodge是霍尼韦尔过程解决方案的Experion基础设施和HMI产品经理。

在线

www.beckhoff.com

www.honeywellprocess.com

www.phoenixcontact.com

关键概念:

• 越来越复杂的控制设备正在减少设备的总体数量和尺寸，允许更有效地利用工厂空间。
• 能源使用也降低了直接和辅助成本，因为更高效的设备需要更少的冷却等。

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