每个应用程序一个(或多个)控制器

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边栏:比较逻辑控制框架选择PLC供应商的标准扫描这10个问题来选择机器人控制器介绍:控制器，软件

工程会议和出版物在争议中茁壮成长。没有什么比一场好的宗教辩论更能让人热血沸腾，一些工程辩论也带有宗教色彩。有“现场总线之战”和“PLC vs. DCS vs.基于pc的控制”的争论。技术和竞争的结合给这些论点带来了“双重打击”。其结果是控制系统设计师的竞争更激烈，选择更多，竞争者之间的差别更小。

本文是关注工业控制器的两部分系列文章的第二部分。第一篇出现在一月份(“控制器:生产的心跳”)，作者是控制工程高级编辑Dave Harrold。由于控制器是控制系统的核心元素，CE对最新的控制器产品进行了广泛的调查。开发了一个综合能力矩阵，可以在www.globalelove.com上找到。

还记得PLC有模拟I/O模块的时候吗?当PID功能块与公司的梯形图(继电器梯形逻辑)编辑器一起提供时?不仅应用程序确定了特定的控制器类型，公司通常也是如此。

plc适用于流水线或某些机器的顺序控制。由于运动控制在一个独立的黑匣子中，许多机器需要许多运动控制器和一个PLC进行顺序控制。这些设备的编程都不一样。一些“DCS”产品适用于大型监管控制应用，而另一些产品则适用于较小的过程和批量应用。某些公司以其产品类型而闻名，因此有些公司被归类为机器控制公司，有些公司被归类为批量处理公司，还有一些公司被归类为监管控制公司。

是时候忘记所有这些定义了。离散控制供应商增加了硬件和软件，以扩大其产品线，包括批处理和其他过程应用。数控制造商增加了顺序逻辑和通信，使一个产品可以做以前需要三个的工作。

当CE研究的问卷组成时，问题被构造来发现每个供应商认为是其产品的强应用。他们的假设是，每个产品都将被设计成具有特定应用的优势。来自这些供应商的第一个反馈是抱怨被“局限”在一个应用程序中。结果表明，三分之二的产品是为多种应用而设计的。事实上，10%被认为对机器(离散)控制、批处理控制和过程(调节)控制是好的。

多个应用程序

多应用程序控制器的思想有几个含义。首先，如果将来添加不同类型的应用程序，选择一家公司作为主要控制供应商可能不会限制选择或增加复杂性。另一个原因是竞争加剧。随着以前被称为“离散”产品制造商的公司将产品供应和专业知识扩展到“过程”领域，寻求解决方案的工程师在寻求以最优惠的价格寻求最佳解决方案时有更多的选择要考虑。

我们可以期待在未来看到什么?罗克韦尔自动化公司(Mayfield Heights, O.)的战略营销经理约翰•内西(John Nesi)指出了六个项目。商业技术激增，主要集中在处理器速度和功率，以及内存增强。随着对以太网网络的接受程度的提高，Web连接性也在增长。采用统一的体系结构允许在多个应用程序域中使用单个控制体系结构。利用基于对象的编程可以对具有相同指令集和功能的产品线中的每个控制器进行相同的编程，还可以使用类似的方法配置I/O和其他模块。最后，内西认为plc将越来越多地采用行业安全标准。

指定错误的产品是该领域出现问题的主要原因。它会导致延误、额外的成本、声誉的污点和产量的损失。考虑到来自许多供应商的竞争性产品的激增，Control Engineering调查了来自许多供应商的应用程序支持人员，以发现在下一次系统设计中取得成功的技巧。

熟练技术公司(Adept Technology)副总裁乔•坎贝尔(Joe Campbell)给出了一个直言不讳的评价。“让我抓狂的是那些担心控制器中是哪个微软Windows平台的人，而忽略了一些重要的东西，比如I/O扫描周期要求、运动锁滞、I/O点锁滞、微秒响应需求，以及在现场总线上指定I/O模块等。”

所以，下次明智地考虑一下整个系统。系统必须多快做出反应?循环时间是多少?控制器能否足够快地扫描和更新所有I/O点?通讯网络够快吗?

寻求可靠性

美国国家仪器公司(texas Austin)的分布式I/O产品经理Todd Walter提供了选择下一个控制器的三个标准。“首先是可靠性和外形因素。一些应用，如批处理，可能安装在恶劣的工业环境中，需要更坚固的包装，可以承受高温和振动。其次是灵活性，执行高级任务的能力，如用于机器控制的模糊逻辑或用于监管控制的数据记录。第三是处理器和I/O系统的速度。机器控制和CNC等应用可能需要高速数据采集以及视觉和运动的集成。”

另一个要寻找的是与项目最接近的人的偏好和培训的兼容性。自动化智能(德卢斯，乔治亚州)工程经理Joe Kimbrell表示:“作为控制系统集成商，我们正在为各种各样的行业和应用设计机器控制解决方案。我们更喜欢基于文本的编程语言，这让我们能够灵活地为每个项目使用相同的平台。”

当今控制系统设计中最重要的要求之一是通信。控制工程师面临着不断增长的需求，向各种各样的信息消费者提供信息。伊顿/卡特勒-哈默(密尔沃基，威斯康星州)自动化硬件产品经理David Harris说:“由于开放式控制的主要目标是共享数据，因此要考虑控制器是否可以利用流行的通信方法，如以太网和OPC。此外，控制器是否接受第三方硬件和/或软件以提供完整的解决方案?在控制软件方面，程序能否共享数据和标签，并提供简单的编辑和文件操作?

当选择了一个平台，例如PLC或PC，决策并没有到此为止。在这些主要类型中还有子类型的平台。然后必须评估和选择I/O模块的种类和形状因素。

选择一个平台

ADLink技术营销副总裁Alan Wells讨论了利弊:“如果你选择了基于PC的控制，你仍然需要选择PC的外形。这通常取决于可用I/O卡的类型。ISA/PCI卡由广泛的供应商支持和制造。PXI和CompactPCI提供更坚固的欧洲卡设计，具有即插即用的可维护性和更好的总体拥有成本。

接下来考虑整体应用。如果I/O设备是集中式的，那么单个带有可插拔I/O卡的工业PC是每I/O点成本较低的解决方案。对于大型机器或生产线，需要分布式I/O模块来指向不同的I/O形状因素。”

George Liao，研华自动化(辛辛那提，O.)HMI产品经理将系统复杂性作为一个因素。“对于哪个应用程序应该使用哪个控制器，并没有一个专门的答案。由于处理器是PC的核心，应用程序越复杂，对CPU的性能要求就越高。最先进的处理器可能不是正确的选择。它可能太大，太热，也太贵。对于一些简单的应用，一个RISC处理器就足够了。”

另一方面，AutomationDirect.com(位于佐治亚州Cumming)的PLC和I/O产品经理保罗•罗兰(Paul Ruland)讨论了如何选择PLC。传统上，指定PLC是基于所需的I/O计数和类型。更多的I/O点意味着更大的plc。现在有了以太网通信、运动控制、板载PID和远程连接等功能，用户可以更灵活地选择控制器。最显著的进步是在纳米级和微级控制器。诸如模拟I/O点、自动调整PID、浮点数学、多个串行端口、以太网和网络连接等功能彻底颠覆了旧的规格模型。”

了解地理

GE发那科自动化(弗吉尼亚州夏洛茨维尔)市场经理Glenn Graney指出:“应用程序的需求通常基于控制域下的地理范围。如果还需要HMI，则构建小型独立机器的OEM通常最好使用微型PLC或组合PC/显示产品。轧机应用通常最好使用传统的基于机架的plc，这些plc具有访问控制局域网和协调活动的固有能力。”

欧姆龙电子(伊利诺伊州绍姆伯格)的工业自动化营销经理Dave Quebbemann详细介绍了各种应用的一些规格:

批处理-检查1类2师要求，需要功能块编程、数学和模拟能力;

废水处理——关注远程诊断和联网能力;

机器控制——关注处理速度、高级指令和网络;和

物料处理-分析处理速度，高速计数器输入，与运动控制的兼容性，控制器的小物理尺寸，和网络。

一些公司对一种品牌和型号的控制器进行了标准化，而另一些在工厂中有各种各样的过程的公司则需要几种不同类型的控制器。对于多控制器工厂的工程师来说，一个经常令人头疼的问题是每个控制器使用不同的软件包。这会导致成本、升级和培训问题。

施耐德电气(北卡罗来纳州罗利)的自动化产品营销经理Greg Nelson建议从编程角度评估控制器。“一个通用的编程环境使用户能够使用相同的工具，并在相同的培训和维护环境中工作，从而节省了资金、库存和时间。”

在线查看控制器能力调查，但不要被大小吓倒。大多数供应商提供许多类型的控制器，但这仅仅意味着每个应用程序都有一个(或多个)控制器可用。

比较逻辑控制框架

逻辑控制仍然是制造系统的关键组成部分，但程序的编写方式仍然与30年前大致相同，一次一个阶梯。与ANSI/ISA S88等过程工业标准的进展不同，离散控制理论缺乏这样的理论框架。它也缺乏计算机科学编程的严谨性。

密歇根大学可重构加工系统工程研究中心(Ann Arbor, Michigan)的C. K. Gollapudi和D. M. Tilbury发表了一篇题为“熟悉的和新兴的逻辑控制框架:一个关键的比较”的论文，以进一步推动学术界和工业界对离散制造控制中这种理论严谨性的讨论。本文是作者进一步研究的结果。《控制工程》曾在2000年12月号上报道过ERC的工作，可在www.globalelove.com上找到。

该论文详细介绍了开发、调试、维护和重构这四个设计需求，全文可在《控制工程在线》上看到。对现有的各种逻辑控制编程框架进行了研究和比较。

作者指出，“逻辑控制系统的生命周期可以分为四个阶段:开发、调试、维护和重新配置。理想情况下，好的软件工具应该降低由设置、维护和操作中的逻辑控制元素所贡献的成本，并且应该在生命周期的所有阶段增加与控制相关的人力效率因素。

“逻辑控制的‘最佳’方法尚未得出结论，但Petri网和模块化有限状态机显示出非常好的潜力。这种逻辑控制框架的简要比较有望启发进一步的工作，并为逻辑控制设计和验证提供更好和更强大的工具。通过学术与行业的合作，这些新工具可以缩短交货时间，并增加逻辑控制的时间。”

有关S88的更多信息，请参阅01年8月《控制工程在线》，“使用企业间配方管理加速产品部署”。同时访问

选择PLC供应商的标准

商业问题

产品质量

售前服务质量

当地的存在

产品种类繁多

供应商的声誉

折扣价格

愿意定制产品

列出的价格

技术问题

技术支持质量

可重用的编程代码

与第三方设备集成

使用IEC 61131-3语言

供应商的声誉

支持开放网络标准

CPU扫描时间

相关产品种类繁多

浏览这10个问题，选择一个机器人控制器

熟练技术公司(加州圣何塞)副总裁乔·坎贝尔指出了选择机器人控制器时需要考虑的10个问题。

应用程序的路径是密集的还是选择和放置的?针对路径功能进行优化的软件无法提供高速应用所需的性能。

所需的I/O响应有多快?虽然大多数I/O设备的响应都是毫秒级的，但像强制停止或运动锁定这样的功能需要微秒级的响应。

传感器在哪里?如果传感器位于控制器外部，请确保有足够的处理和通信带宽。

你安全吗?确保符合安全标准，包括ANSI 15.06。

国际吗?如果有，请确保控制器(或系统)有CE标志。

你的“开放”架构是封闭的吗?如果您计划添加第三方板或软件，请确保供应商允许。

你了解你的关系网吗?确保您确切地知道可用的硬件连接和软件协议。

需要双机器人吗?如果在一个单元中使用两个机器人，确定您是否可以使用一个控制器，或者是否需要两个控制器。

你们有足够的软件力量吗?将软件功能与应用程序相匹配。

这只是另一个控制器，不是吗?采用传统的控制工程准则来确定I/O容量;选择和设计图形用户界面，并提供电源隔离和备份，机箱和其他互连。

介绍:控制器、软件

两款产品的发布正好赶上了控制员的调查。

Control Technology Corp. (Hopkinton, Mass)宣布推出Blue Fusion 5100系列。小型DIN导轨式控制器结合了可配置的I/O点，运动控制和企业连接。内置10/ 100mbps以太网。控制器支持标准的Internet协议，包括HTTP(超文本传输协议，标准传输协议)、SOAP(简单对象访问协议，用于通信信息的xml相关协议)、SMTP(简单邮件传输协议，用于传输电子邮件)和RMI(远程方法调用，一种基于java的消息传递协议，提供对控制器变量的基于web的读/写访问)。功能模块的六个内部托架允许多达50个数字和模拟I/O点和高达6-1/2轴的步进或伺服控制。编程是在CTC的状态语言，Quickstep。

Opto 22(加利福尼亚州Temecula)发布了FactoryFloor工业自动化软件套件4.0版本。重要的升级是流程图编程编辑器中的脚本功能。OptoScript类似于C或Pascal语言，支持创建数学表达式、定义控制循环、条件分支和操作字符串。

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