我们应当采用基于计算机的控制吗?

来源：controldesign Should we switch to PC-based control? A supplier of machines to the contract liquid-filling industry seeks advice on whether it should augment its PLC controls with a PC-based HMI or convert entirely to PC-based control to obtain needed connectivity. 一个为压缩液体灌装工业领域提供设备的供应商日前征询意见，看自己是否应当对生产的PLC控制设备进行扩充，增加一个基于PC的人机界面（HMI）或者干脆直接转换为基于PC的控制以获得所需的可连结性。 问题： 使用可编程自动化控制器（PAC）提高生产率。 请通过网络观看长度为15分钟的基于可编程自动化控制器（PAC）平台的视频。 我们在使用基于PLC的机器控制方面已经取得了非常好的成果。我们为压缩液体罐装工业领域提供设备，到现在为止我们和我们的客户都还没有遇到太多企业内部连接方面的问题。现在我们正遇到一些难题，供应商之间对以下观点有不同的见解：1）我们应当仅仅使用一个基于PC的人机界面来扩充PLC控制设备以获得所需的可连接性，或者 2）我们需要完全转换为基于PC的控制以消除整合与支持问题。能给我们一些建议吗？ 截取自《控制系统设计》2006年8月 回答： 只使用著名品牌的PC系统 我已经处理过数量巨大的各种类型和品牌的机床控制系统的售后服务请求，包括发那科（Fanuc），通用/发那科（GE/Fanuc），CTI（Control Technologies）以及MDSI公司的OpenCNC系统。我想我是有资格在头脑中对这些控制系统的使用寿命进行评价的，而这方面似乎正是贵杂志文章中所缺乏的。许多我所处理过的控制系统都已经使用了十年以上，一些甚至超过了25年。 当我提到基于PC的控制系统时，我所指的是由几家硬件生产商所生产的产品的大杂烩，尤其是那些规模很小或者还没有证实其产品使用寿命的那些生产商。 我所接触到的绝大多数基于PC的控制系统内部都有陈旧而无法更换的部件。这些部件常常为数据采集（DAQ）设备或者I/O卡，尤其是为编码器设计的计数I/O卡。生产商们似乎经常对这些板卡进行重新设计，并且不对他们老旧的板卡提供维修服务。对一块电路板来说，如果没有电路图和部件规格的话要想维修是不可能的。 我发现很多工程师在完成基于PC设备的安装工作后都不再为负责系统安装的那家公司工作了。安装基于PC的控制系统的公司常常已经不存在。我可以对软件设置进行改变以进行硬件更换，除了“Catch – 22S”软件之外。有时软件包被交给了设备使用者，但它更可能被工程师所持有。更糟糕的是，由于版本兼容性问题，常常使得不重新设计整套控制系统的软件配置就无法对软件进行更换。这些兼容性问题涉及到操作系统（OS），Direct X，PC硬件驱动，设备I/O板驱动以及专属CNC软件包版本。要让整套系统能够正常运作，所有这些版本都必须在一定的范围内。即使我有专属的软件，可能仍然需要旧版本的Windows才能正常运行，而顾客很少能有最初的操作系统光盘。即使他们有，微软公司已经不提供MS Windows 98的更新支持，所以我们无法获得那些比较老的硬件驱动。因此要把系统恢复到原来的状态是不可能了。如果遇到的是更加老的操作系统，比如Windows 95或者DOS系统，情况就更加糟糕了。我想10年之内问题也无法得到解决吧。 顾客不会想要一个每五到十年就要更换一次的控制系统，而由设备翻新导致的停工期可谓是真正的“生意杀手”。然而，我所见到的大多数客户还不知道基于PC的控制系统的这个缺点，既然现在正在讨论这个问题，我感到把我的经验告诉大家是自己的责任。 在未来的十至十五年内，售后服务问题将使购买了基于PC设备的经理们对基于PC的控制系统有越来越强烈的负面态度。 至于为我们的PLC控制系统添加PC界面，我认为这是一个绝对可以接受的选择。我也要指出一些PLC制造厂商可以为现有的PLC制造作为插件的PC处理器。它们包含了集成以太网端口，如果不需要处理器模块外部的PC组件的话，这将是一个好的选择。 Johnnie Alderson，主管，Mainely Controls，Wayne，缅因州 PLC与PC可以共存，但是… 对于已经安装好的基于PLC的系统来说，要转换为基于PC的控制系统不需要更换任何部件。可以通过OPC服务器与基于PC的系统共享数据。我们在几年前实现了这样的协调运作，用的是A-B PLC系统和大约二十几套基于PC的系统。两类系统可以很好的共存。但是，要进行整合以及技术支持服务的话就需要同时精通两类设备的专家，而不只是其中一类。 除去协调的因素之外，基于PC的控制系统已经发展并超越了PC的水平。有了基于PC的自动化设备的生产商不断开发出越来越多的具有实时操作系统和基于FPGA（现场可编程门阵列）的产品，以往的关于基于PC就等同于基于Windows的抱怨也就烟消云散了。 没错，在Windows设备上开发控制系统有其令人头痛的地方，比如IT人员单方面决定调整本地设备关于自动更新的设置，安装可以破坏网络连接性的XP SP2更新补丁。如果使用Windows更新无法涉足的，完全由设计所确定的实时平台，这样令人头痛的事就将一去不复反了。 因此，当存在两类系统共存的可能时，更加普遍的问题是：基于PLC的系统——缺乏性能的扩展性是这类设备的故有缺陷——还有没有必要存在，难道只是为了怀旧吗？ Chris White，LabView认证工程师， ThinkG咨询有限公司，Oceanside，加利福尼亚洲 PC控制必须是鲁棒的 许多人认为拥有一台独立的PC可以在发生硬件故障时简化更换PC的程序。这一点只有在你使用的是具备相当长时间产品连续性的工业PC时才成立。你也应当考虑在PC上使用UPS（不间断电源）以减少由于电源故障和不正确的关机引起的文件被破坏的风险。我强烈推荐微软公司的Windows XP Embedded作为PC的操作系统，因为这个版本的Windows在设计时考虑到了工业方面的应用。配置XPe是十分简单的，它从一个只读的区启动，以保证Windows每次都能以相同的方式启动。XPe占用空间也很小，因此可以从小巧的闪存上启动，是硬盘成为多余。你所要做的最后一件事是设置标准Windows环境（桌面和开始菜单，不要以Administrator登入系统）的使用权限。 一旦你采取了这些步骤确保拥有一台安装过程最鲁棒的PC，为它增加实时控制系统也只是一小步了。确保你所选择的实时控制系统不会以类似“蓝屏死机”的方式停止运作十分重要。选择与PLC系统百分之百兼容的实时控制系统也会是明智的。这使你可以分别对PLC和PC开机，然后非常轻松的转换到基于PC的控制模式下。使用这种方法，你可以在两种不同的平台下共享公共的程序代码，使你能够根据机器的大小和复杂程度进行选择。 John Roberts，销售经理，B&R自动化，Roswell，乔治亚州 还有另外一种选择 你可能想要考虑第三种选择——一个先天就具备企业内部连接性的在标准PC和网络技术上设计的硬件控制系统。这种解决方案将使你不再为实现、使用和技术支持等方面头疼，因为硬件系统已经支持和使用了一些在企业级别上广泛应用的技术、协议等，比如IP，以太网，TCP，SMTP（电子邮件），FTP以及HTTP，XML等。 一个基于可编程自动化控制器（PAC）的系统可以提供像PLC系统那样的耐久性、可靠性以及控制能力。它们被强化以适应工业生产的需要，它们的TCO（总体拥有成本）比PC低得多，它们可以使用类似于梯形图那样的工具进行编程。一些PAC提供RLL编码作为选择以创建控制逻辑。 PAC与PLC在实际应用中非常相似，而且具有比后者多得多的优点。它们是在COTS（商业可利用）技术的基础上设计的，拥有英特尔和摩托罗拉的处理器，内含以太网，串行端口，以及所有的那些早前提到的协议。要扩展这一整套的企业内部连接性选择通常只需要对固件进行简单的升级——有很多方法可以升级你的控制系统。市场上全功能、双以太网、带有TCP/IP功能的PAC（使你的数据可以上传至企业）只有不到1000美元。 James Davis，高级系统工程师，Opto 22，Temecula，加利福尼亚州 PC 解决方案简化了通讯方式 使用PC扩充传统的PLC设备初看起来应该非常容易。必须在PC人机接口与PLC之间建立一种通讯方式。然而，寻找一种PLC与人机界面都支持的网络和协议十分麻烦并且代价高昂。在连接方式被确定之后，数据传输方式也必须确定。为了进行数据传输，PLC代码往往需要进行调整以接收来自PC的数据。使用这种方式花费也将有非常显著的增加，这是由额外的硬件与连接需求造成的。 将系统转换为运行实时自动化软件的IPC（进程间通信）或者安装有Windows CE操作系统的嵌入式PC将使其具有在人机界面软件与PLC之间比较容易的进行通讯的能力。甚至可以在一台PC上将多个PLC系统转化为软件的功能，数据可以在内部的PC人机界面与“软件PLC”之间轻松传递——如果必要数据量可以非常大。使用基于PC的系统只需要有一个硬件部分：PC。关于保留PLC的一个普遍论点是，如果PC人机界面失效，PLC仍然能够独自进行设备控制。一旦PLC被重新编程以接收来自PC人机界面的数据，它就不能在没有PC的情况下“盲态”运行。所以如果你的系统需要PC人机界面并且要运行PLC代码，一个完全基于软件的系统往往要强大得多，而且更加低廉，需要更少的组成部分。生产商提供的带有PLC功能的PC控制系统甚至可能包含了每台PC上的编程软件——这样就不需要再购买为数众多的PLC软件许可证或者让PC运行PLC编程软件。PC控制系统的使用者可以简单的直接对机器的IPC（进程间通信）进行更改。 基于PLC的分散/分布式结构与基于PC的集中式结构 Rob Rawlyk，应用与工程经理，Beckhoff自动化，Burnsville，明尼苏