控制用户在过去几年里已经有充分的理由开始疑惑这样一种现实:业内形成有两个竞争阵线,有些说PC能很好的用于控制。而有些人说PC永远不适合用于工厂的环境。今天,这些竞争对手很容易接受PC机用于许多工业生产控制的现状:从机器制造和材料处理到汽车车身喷漆。 PC机有海量内存,开放的网络连接,闪电式的处理速度,被证明是传统可编程控制器的很好的替代方案。 控制用户在过去几年里已经有充分的理由开始疑惑这样一种现实:业内形成有两个竞争阵线,有些说PC能很好的用于控制。而有些人说PC永远不适合用于工厂的环境。今天,这些竞争对手很容易接受PC机用于许多工业生产控制的现状:从机器制造和材料处理到汽车车身喷漆。
控制用户在过去几年里已经有充分的理由开始疑惑这样一种现实:业内形成有两个竞争阵线,有些说PC能很好的用于控制。而有些人说PC永远不适合用于工厂的环境。今天,这些竞争对手很容易接受PC机用于许多工业生产控制的现状:从机器制造和材料处理到汽车车身喷漆。
PC机有海量内存,开放的网络连接,闪电式的处理速度,被证明是传统可编程控制器的很好的替代方案。
控制用户在过去几年里已经有充分的理由开始疑惑这样一种现实:业内形成有两个竞争阵线,有些说PC能很好的用于控制。而有些人说PC永远不适合用于工厂的环境。今天,这些竞争对手很容易接受PC机用于许多工业生产控制的现状:从机器制造和材料处理到汽车车身喷漆。
一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用PC控制方案。在德国Neckarsulrn的Audi(奥迪)车间,汽车喷漆车间施工者Dürr想试验两种新的基本概念。第一个将专门准备好的分布式、智能控制模块直接安装到机器上,而不是安装在被保护的控制室。同时他希望集成控制系统和安全系统---用诸如Profibus的现场总线实现。
不能轻视自动化革新的风险,特别是在一直认为人工技能是不可缺少的领域---没有人比德国汽车制造商对汽车喷漆要求更苛刻。他们称甚至对被喷漆汽车周围的空气也要严格控制。实际上,对于每一辆通过工厂的汽车,每次喷漆其温度增减量也不同。
奥迪喷漆车间的控制系统以PC为主机,与安装在现场的智能模块组成的网络及连接,包括相同Profibus总线上的全套完整安全系统。
那么,什么是把这些崭新的自动化概念组合在一起,应用到已经高度组织的过程控制中的最好方法?Dürr做出了惊人的选择:基于PC的自动化。
最终的控制系统采用PC机作为主控制器,并与由特别加固的ET200X模块构成的Profibus网络相连,这些模块不是安装在控制盒内,而是直接安装在所控制的功能单元上。为了保护操作人员,同一个Profibus网络上的PC机控制一系列ET200S安全集成模块。通过400V的电源总线向远程电动机模块供电。Dürr的格言也许是“抛弃控制室”。
Dürr做法的另一个大的好处是:所建立的模块系统可以很容易地在后续的项目中复制。事实上,公司希望将基于PC的控制作为其标准的解决方案。
Eberhard Vogler负责奥迪喷漆车间的控制技术。他注意到分布式智能控制带来了很大灵活性。“喷漆工厂的技术必须不断更新。新油漆和新模型要求对生产线不断修改。”但是,“试验也有局限,奥迪认为停止生产线是被禁止的。”
然而,使用新系统一年后,他对结果很满意。“基于PC的控制一直在谈论,但对我们来说,测试这一技术发展趋势的潜力很重要。”
他说奥迪对新系统施加了非常严格的测试条件。在系统被集成到生产线之前,通常要求连续24小时测试运行。试验运行期间,必须达到99%有效。
Vogler先生说基于PC的控制器被证明在每一点都像PLC一样的可靠。并且通过了甚至更重要的考验:被操作和维护人员接受。
PC的情况
基于PC的控制,俗称‘软’控制或‘软’逻辑,15多年一直企图进入工业控制领域。令一些传统自动化供应商感到惊慌的是,现今,PC控制已经开始在该领域得到应用。PC支持者称他们的系统易于安装和使用,有高级的诊断功能,为系统集成商提供了更灵活的选择。
从长远角度看,PC控制系统维护成本低。Steeplechase Software公司的创建人Mike Kleinshuo说“即使免费给你PLC,你很难负担起它们的维护费用。”
可编程控制器受PC控制的威胁最大,所以对PC的应用很不安。“PC控制市场还没有启动”,Rockwell Automation公司的Mike Miclot先生称,“它不是宇宙飞船,而是B-52轰炸机。”
传统上坚持PC是办公机器,不适合工厂灰尘环境的人也在改变想法,许会接受新的观点。在过去几年里,PLC提供商实际上已经加入到PC控制“浪潮”中---用他们自己的话说,这是必然的。
当然,也不应忽视PC对企业计算市场的冲击。数以万计的PC机正进入企业,从读条码到作为测试和测量平台,应用非常广泛。尽管这些PC不是机器控制,其使用在新IT时代是不可缺少的。
PC真的适合控制?
受20世纪90年代Windows操作系统升级的推动,PC机席卷办公室。并提高了工作效率。到20世纪末,成千上万的打字机成了昔日遗物。
一些人幻想,PC在制造业会有相似的发展。在一定的程度上,的确是这样。基于PC的控制成功地进入了市场的两端:机器工具和过程自动化。在CNC (computer numerical control)应用中,PC机帮助组织机器部件所需高度复杂和多轴运动的轮廓。在控制领域的另一端,Windows NT工作站代替分布式控制系统庞大的控制台来监视和控制石油提炼、化学厂、造纸厂。在PC之前,这两个市场一直被封闭的、专有的系统统治,不利于用户。
但这是在工业的广阔的中间部分。在生产机械的控制领域,PC获得了市场份额最大。毕竟可编程控制器几乎像电子打字机一样古老。特别是在美国,甚至可以追溯到战前时代的硬线连接的机电继电器电路仍然有使用。遵循Ethernet TCP/IP网络协议的开放式PC比PLC有明显的优势。这使得90年代后期经济过热时观察家预计工业PC市场会有两位数的增长。新的时代就要开始。
革命停滞
“从90年代中期到现在,e-commerce及e-manufacturing中一些长期坚持的信念已经消亡”,Frost & Sullivan公司的工业分析家Lance Gordon说,“技术没有上限”,“工业自动化的发展有种某种看不见的速度限制。控制技术也许不必达到Moore定律”。
实际上PC控制的性能没有每18月翻一翻。PC没有代替PLC,有两个基本原因。在美国,许多PC创新者开办小公司,他们主要开发软件,这就是商业模式错误的地方。不管软逻辑多么重要。它仅占整个自动化项目的5%的份额。如同大多数PLC公司所熟知的,大约50—60%的成本在I/O和电动机驱动等部分。工业PC可能占10-20%。即使软逻辑公司取得了很大成功,也仍然要面临集成问题;很明显自动化项目40%的开销是软件。怎么可能期望卖了5%份额的公司来承担项目40%的责任。
制造业本身很清楚:他们希望购买整个系统。而不是分散的各个部件;这里购买PC,那里购买软件包,另一个地方购I/O总线是不可取的。再者说,Windows NT也有难题。Windows NT(以及后来的Windows 2000和XP)也许是软件工作者的最爱,但这对工厂底层控制而言,有很大问题。NT对工厂的计算机来说负担太重;计算机需要数百兆的磁盘空间,而在工业现场,希望没有任何旋转部件;反应速度慢;非确定性等。如果NT用于控制,可能要增加协处理器板;扩展实时性能,或者修改内核;其它场合NT只是你所看到的窗口,而真正的操作系统在后台。更糟的是,软逻辑公司用各种‘硬’和‘软’实时控制的定义混淆了市场。
“以任何方式修改Windows NT的控制系统不再被认为是开放式结构”,Rockwell公司的Mike Miclot说“这是专有的PC控制系统,有它自己的局限和支持标准。”PC控制的新希望是Windows CE操作系统。其占用空间非常小,有实时性能。工业界已经看到WinCE的产品。
你有何看法?望发表意见。
2楼
区别不同之处
有关PC控制最著名的成功案例大多来自于底特律的通用汽车Powertrain制造基地。在那里,分布在十几个工厂的超过300个PC每天工作在机器生产线。梯形逻辑PLC已经完全消失,向Powertrain提供新机器的OEM必须符合PC控制指标。
Nematron Corp公司的市场部经理John Dunlap解释说:“对于GM,关键的好处是PC所用的流程图软件。”1986年由位于Warren 的Hydra-matic工厂首先引入。工程师对软件的透明性和所提供高级诊断能力感到惊讶,宕机时间也大大较少。这个技术立即扩展到其他工厂。“但是实际很难准确得到时间较少的数值。因为Powertrain把它作为主要的竞争优势而笼罩着神秘气氛。”Dunlap说。
Nematron在1994从FloPro的发明人Ron Lavallee那里得到该软件,使其运行在Windows NT下,并且增加了自己的HyperKernel程序,可把NT分成250微秒间隔的时间片断,以保证实时响应。“奔腾III在250微秒内可以处理4,000个I/O,”Dunlap说。流程图软件与Nematron坚固的工业PC相结合在Powertrain已经被广泛接受。
另一个位于Ann Arbor---美国流程图软件中心的Entivity,是先前的Steeplechase Software公司、Think and Do公司合并而来。现在部分由Schneider Electric公司所有。工业经验丰富的Ken Spenser先生在Texas Instruments工业自动化部门出售给Siemens之前曾经领导该部门,担任总裁兼CEO。虽然Entivity的两个软件产品Entivity Studio和Visual Logic Controller的由来不同,它们都是基于流程图,并且进入各种行业的数百个不同的应用中。Entivity的网站(www.entivity.com) 有特别好的内容说明流程图软件的强大功能和在各种工业的应用。但Entivity和其他PC控制软件公司面临同样的问题。用户真正希望购买的是完整系统而不是仅仅一张光盘。Entivity又能从哪儿得到一条工业PC生产线呢?
Phoenix Contact,另一个工业自动化领域的公司在很大程度归因于其Interbus总线产品。两个公司现在成为合作伙伴。Phoenix提供PC和网络硬件,Entivity提供流程图软件和编程支持。
Phoenix Contact有自己的软件控制产品生产线,PC WorX软件包。这主要基于K&W s ProCoNos IEC 61131-3软件(Phoenix有部分产权)。但是Entivity的流程图软件开阔了其视野。
Phoenix Contract公司的Larry Komarek说:“具有讽刺意义的是,顾客说他们需要开放系统。”但是到最后,他们通常从同一个供应商那里购买所有部件。他们真正所需要的是他们希望保证不被一些设备故障卡住,而在必要时可以转向另一个供应商。
只需软件
在欧洲,Hans Beckhoff最主张依靠基于PC控制技术来推动自动化市场。他创建了最成功的PC控制公司。他的成功有两点:一、所有工作由一个平台上的软件完成。二、向客户提供所需要的所有东西,客户不必在其它地方购买其他部件。在1985年他开发了第一个基于DOS的系统之后,他没有回头。
软件是PC控制系统工作的关键。在Beckhoff哲学中,增加硬件被认为适得其反。“如果你希望充分利用先进的技术和走低的价格优势,那么必须用标准的PC并且增加尽可能少的硬件”。Beckhoff先生坚持:“如果你有智能运动控制卡,那么,价格和性能与运动卡相关,而不是PC发展。”
Beckhoff公司的TwinCAT软件结合了所有的功能:逻辑和运动控制、操作界面和控制机器需要的特殊功能,如电子齿轮、计算机辅助制造控制等。TwinCAT仍可发展,随着下一代PC的诞生,它可以运行的更快更好。
Beckhoff在其上层捆绑了软件和工业PC以及其他任何控制系统需要的:现场总线、电缆、终端模块和I/O系统。没有其他PC控制公司提供如此完整。
用Beckhoff系统做成的Husky注模系统最能说明PC控制系统的强大功能。加拿大制造的机器,可以覆盖乒乓球台范围,需要一系列专门的控制器:一个PLC用于负责机器过程、一个注射控制器、一个夹持控制器、一个机器人控制器、一个温度控制器、在电动注模机还有更进一步的控制器用于操作单个伺服轴。
通过液压传动操作定位轴的运动控制不是一件小事。控制轮廓是速度和压力控制的非线性结合。因为有100多个控制加热点,模子、热转子与喷嘴各种各样,即使温度控制也变得有挑战性。
用Beckhoff的TwinCAT系统可将所有这些控制结合在单个工业PC中,并且提供操作界面。机器信号通过Profibus总线和总线端子收集和传送。取消了分别用于伺服电机功率器件的电子盒。这些部件现在安装在中心控制室。Husky每年制造大约600台这种机器,到2004底,每个机器都有单独的控制PC。
你有何看法?望发表意见。
回复
3楼
PLC制造者正在做什么
具有数亿元的安装基础,PLC制造者必须仔细考虑下面的新趋势。购买自动化设备考虑非常长的生命周期。一般10—20年。终端用户不希望像办公设备那样,为了追求新技术而三年更换一次。制造业的根本原则是可以做任何你喜欢的,但不能中断生产。如果现在的仍在工作,你不敢改变它。
Rockwell在1996年推出SoftLogix,即在PC上模拟PLC的软件包,以作为尝试,Mike Miclot说“这是对PLC-5一对一的替换”。由于有典型的PLC,他有10年前最佳典型控制器的所有特点和功能。Rockwell的目标是使PC像PLC。因此客户可以选择平台,选择自己感到满意的任何一个。
这是Rockwell的发展路线。PC控制不是选择其一,只是简单的需要将控制结合到高水平的信息集成的用户选择方案。例如位于Anna, Ohio的Honda发动机厂最近在3条机器传送生产线上安装了SoftLogix,代替了一条生产线的14个PLC和其他两条生产线的23个PLC。
Honda 公司的工程协调员Nick Balster解释说“我们需要更新是因为现在生产线的控制技术是10年前的”。在这一应用中,PC控制一个大的好处是数据处理。信息可以通过软件而不是硬件从一处传送到另一处。而且数据可以收集到Excel中。以方便分类、求平均。更好的理解工具的使用和机器异常。
Balster说“我们对基于PC的选择感到满意,因为我们知道我们相同的控制项目可以用于软件和硬件中。”这在一次说明PC系统不适用的场合PLC是个选择。
将来会合
机器控制的将来很可能存在于PC 和 PLC之间,这些融合的迹象已经出现。
在美国,PC控制的驱动作为控制语言比梯形逻辑更强大和更透明。在过去几十年里,欧洲工程师已经使用诸如功能块、顺序功能图。美国现在的主流PLC也提供这些。
PC的另一个好处是它能够集成大量数据,并能传向高级计算机。认识到这点,PLC制造者在其产品中提供廉价的以太网口,大量增加内存和处理能力。事实上ARC的Craig Resnick已经建议更改PLC的名称为‘Programmable Automation Controller’(可编程自动化控制器)以便反映出现的多领域、多学科开放的和模块化信息平台。
但是多年来,PC软件公司比PLC有大的技术优势:数据集成和通信。不管他们是否能充分利用它,但优势是存在的。企业范围的数据集成是自动化公司下一代的发展前沿。他们已经参与和收购manufacturing execution systems (MES)软件公司来定位他们在未来市场的位置。
这里就是PC控制公司的亮点。Nematron公司的John Dunlap说 “对于数据到企业,工业是如此之慢”。这一领域有非常坚实的市场增长。我们从HMI或者PC控制的角度作这些事情。
而且,PC有它的技巧:Windows CE移植向下兼容的软件版本到WinCE平台将在价格上对microPLC更有竞争力。早期基于WinCE的产品性能不尽人意。但是像Phoenix这样的公司用协处理器大大加强tiny CE控制面板,来与中级microPLC竞争,售价在$2000 to $3000范围。
为什么PLC制造商不很担心PC的竞争
在基于PLC自动化的早期,控制器体积大而且昂贵。但是随着技术进步,体积小的小型PLC通过联网逐渐取而代之。对于小的独立应用,更小的微型PLC(可到32 I/O)已经出现,价格大约几百欧元。由于PLC尺寸减小,利润也在下降,但销售量的增加可以部分补偿这些损失。
PC与PLC竞争主要在高端应用上,其数据复杂且设备集成度高。PC不可能与低价的微型PLC竞争,这是PLC市场增长最快的一部分。PLC市场反映了全世界制造业的状况,2000后大幅度下滑。但是,按照Automation Research Corp公司Dick Slansky的预测,尽管全球经济下滑,PLC市场将会复苏,他估计PLC市场在2000年为62亿美元,并对2005年底回到62亿美元,并继续略微增长充满信心。
与PLC相比,PC软件很便宜。2000年,Frost & Sullivan公司的Lance Gordon估计,全世界PC控制市场大约每年8500万美元为控制软件,一亿美元为操作系统。如果工业PC包括在内,估计大约为7亿美元,PC市场变得更加可观。和PLC一样,PC市场在过去的两年里,保持平稳。Gordon先生说到2007年会翻一番。
你有何看法?望发表意见。
回复
4楼
两者各有优缺点,在不同的场合使用不同的控制不仅可以有效的控制成本,还可以提高工作效率。比如一些简单的机床控制和电气控制就比较适合PLC的使用而一些需要运算对比等比较复杂的控制,PC机又是它的强项。
回复
5楼
计算机硬件及软件技术,以及通讯\网络技术的发展,最终会让DCS\PCS\PLC\PCs\SCADA\FCS等等的功能都殊途同归.现在只不过是新旧产业霸主们激烈斗争的时代.谁好谁不好,并非只言片语所能阐述清楚的.每种系统的发展和兴盛都有其背景和应用环境,各有优缺点.建议楼主还是利用具体行业的工程项目,让大伙搭配可靠\适用\经济\先进的系统配置;供所有工控人参考\交流\学习.
回复
6楼
以前参加工业展览会上,有些厂家推出超出PLC的PC机,功能更强大
回复
7楼
现在PAC结合了PLC和PC的优点,可以用在工业现场。
回复
8楼
同意4楼观点 在短期内谈不上谁替代谁,工控领域PLC在相当长的时间里仍然是主角。但PC向工控领域渗透是必然。
回复
9楼
同意4.8楼短期内谈不上谁替代谁,要看客户的需要吧,现在用继电器控制的电路不是一样存在吗?但总体趋势会向质优价低容上手方向发展的
回复