关于软逻辑控制器能否取代PLC的一些争论

如题所述

在上个世纪的九十年代,当时由于PLC的价格很高,而个人计算机的价格很低,因此,许多人就希望能够用个人计算机的资源来替代PLC的功能,这样,就产生了软逻辑控制器的技术。
到了这个世纪,PLC的价格也同样降到了很低的水平,从价格上,采用软逻辑控制器来代替PLC的动力已经没有了,但是,由于软逻辑控制器是利用的个人计算机的资源,凭借着INTEL兼容的CPU的能力和基于WINDOWS的操作系统的强大背景,在许多方面,软逻辑控制器还是能够提供传统的PLC所不能提供的能力,因此,软逻辑控制器依然还在跃跃欲试,希望能够将PLC取而代之,这时,主要的动力当然是PLC所占据的庞大的OEM和离散控制的市场。 但是,十几年过去了,尽管许多软逻辑专家设计了许多在个人计算机的专用软件来模仿PLC的程序扫描循环和其它各种功能,尽管现在一台计算机已经可以运行一个标准的PLC程序并通过接口卡进行I/O刷新,甚至人们已经可以不再需要PLC的CPU模块而完全实现PLC的全部功能;但是,软逻辑控制器试图取代PLC的愿望依然还只是一个遥不可及的愿望;反而是PLC的市场,从离散控制向小规模的过程控制、SCADA系统等逐步蚕食,有越来越大的趋势。 到底软逻辑控制器能否代替PLC呢?为了讨论这个问题,让我们先撇开PLC与软逻辑的异同,从一个典型的制造厂的控制系统改造开始,来看看用户对控制器的要求进行改造的不同阶段的需要的成长变化: 在一个生产现场有大约十来个PLC,一个由个人计算机加上编程软件组成的编程单元和一些接口电缆。工厂之所以采用个人计算机而不是工控机,因为工控机太贵。 现在,那台个人计算机的常常出现死机,而且现在连硬盘也损坏了,所以老板和电控负责人都认为需要更可靠的产品。另外,老板也希望能够在自己的办公室就可以看到数据,而不是每次都必须要走到现场操作台或者电控室才能看到数据。 为此,PLC的制造商建议,可以用PLC内置的局域网功能来装配一个稍微复杂的系统,接口卡可以放在个人计算机内,以让它连到PLC网络上,现在个人计算机可以连到任何PLC而不用从工程师室再拉线或者将机器搬来搬去了。 由于现在个人计算机永久性地连到了PLC网络上,加一些SCADA软件是有意义的,这样它可以让老板从办公室里监视整个控制系统,一些数据分析软件也可以被加入,可以向老板提供处理过后的数据,让老板可以直接看到产量和成本等数据,而不需要再通过压力流量等数据来换算。 为了对整个系统进行集成改进,分立的PLC可以被一个中央的PLC配以远程I/O机架来代替(或者通过现场总线连接一些传感器/执行器网络器件),这样接线的要求与过去还是差不多,但用户只需要对中央CPU写一个程序就可以了。当然,用户可能需要更换一个功能更强的CPU,以便有更多的内存和更高的速度;但至少用户现在有了灵活性,因为可以更自由的改变远程节点了。 现在,用户实际上有了两个中央CPU,一个是PLC的CPU模块,一个是运行编程软件、SCADA软件和数据分析软件的个人计算机;相对于PLC的CPU模块来说,个人计算机可能运行速度更快,而且有更多的内存,而且价格可能低得多。为什么要更新PLC的CPU模块,而不在个人计算机上运行软逻辑软件呢?个人计算机上还可以运行其它的软件,使之对控制系统有更全面、更迅速的了解和分析。更重要的是,它意味着PLC的内存、I/O能力、通讯能力都很容易扩充,只要增加一些标准的计算机的元件即可。 这时,用户实际上面临着一个选择,是保留PLC的CPU,还是可以舍弃PLC的CPU,只保留个人计算机,用PC的CPU来代替PLC的CPU功能。而后者,就是软逻辑控制器。 但实际上,对于保持一个真正的PLC,还是用软逻辑控制器,目前是存在争议的。这个争议,可以肯定的是,将牵涉到可靠性、控制间隔的确定性。软逻辑控制软件和接口硬件的供应商声称这些问题已经被解决。 下面是一些关于软逻辑的正反两方面的争议,正方是支持采用软逻辑控制器的,反方是反对用软逻辑控制器的,读者或者用户可以根据以下争论自己作出判断: 正方: 主板已经不再是由小的电子供应商制造了,一个供应商(INTEL)已经占有了全球50%以上的市场,质量更好而且也更加一致;反方: INTEL的CPU不是为了工控的应用而制造的,没有人能够控制CPU不出现死机。正方: 你上次看到一个损坏的主板是什么时候(不算接线端子)?下一代的主板将采用密封模块,这种技术也是PLC今后必须采用的技术!反方: 电脑主板的质量确实比过去有进步,但依然会死机。密封模块是个好技术,但主要问题不在这些技术上,因为这些技术对个人电脑和PLC的好处是一样的。关键是整体的设计思路问题,端子是问题之一,另外还有很多,比如电源。正方: 当然,电源还是一个问题,但是,如果你稍微多花一些钱,买一个好一点的计算机,你就可以得到一个好点的电源。在你的工厂里,应该有整流电源硬件,因此,电源问题如尖峰问题不会影响到计算机电源。反方: 电源只是影响质量的众多问题之一。另外,最主要的是,个人计算机操作系统不够稳定,它们容易死机,而且同一时间运行的所有软件都跟着死机,需要计算机重新启动。正方: 大部分评论家认为WINDOWS NT操作系统还是足够稳定和足以信赖的。对于那些拒绝相信操作系统的人来说,有些软逻辑系统在接口卡上运行一个PLC仿真软件,这样即使计算机死机,只要电源不断,它将继续运行。反方: 这个方案确实是有改进,但是,一个个人计算机的控制间隔是不确定的,一个个人计算机每个时间只能真正地执行一个程序,如果几个“窗口”同时打开,操作系统将在这些程序中来回切换,而这些程序的切换方法并不是按照保证确定性的方法编写的。在发生一个需要响应的事件,和软逻辑控制器可以作出所需的控制输出这两个动作之间,软逻辑没有办法预测其间的延迟。正方: 现在的操作系统通常包含一些很好的功能,可以被编写得好的软逻辑程序调用,减少或消除控制间隔的不确定性,即使不用这些功能,个人计算机目前的速度是如此之快,以至于控制间隔的变化已经是非常微小了。如果软逻辑控制器内建在接口卡上,只有当它需要用个人计算机的资源如计算机的通信通道或内存时,它的控制间隔才受计算机影响。如果所有这些功能是内置在接口卡上的,该卡基本上就是PLC的CPU模块(卡)。按照这种方案,用户等于有了一个PLC 的CPU模块,只不过它是在一个PC机的机箱里而已,而且,这时其它的计算机软件可以对它有更好的访问,不需要涉及总线之类的通讯问题。反方: 那如果PC机的程序在运行时需要关机或重新启动时,PLC的程序怎么办?正方: 这确实是个问题,但至少,你可以控制PLC系统在什么时候停止和停多久。有些软逻辑控制器软件希望在操作系统之前装载,这种软逻辑程序执行可重复的间隔,并只在软逻辑功能不需要的时候才允许操作系统使用计算机,有关的不确定性只依靠计算机内置的偏置程序(对PLC所需的数据交换的优化类型来说是不需要的)。如果实在要考虑这种情况的话,可以另外给那个PLC的板子单独提供一个电源。反方: 那么,这种结构,与PC机外加一个PLC的机构,有什么区别呢?无论从价格,还是性能,可能还是不如用回PLC的结构吧。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 以上的争论可能会没完没了。但是,即便软逻辑控制在取代PLC的方面不成功的话,软逻辑软件依然是要编下去的。 控制语言受到软逻辑程序的供应商的影响较大,但是,从主要的PLC供应商来的软逻辑依然是最容易被人相信的。例如,ROCKWELL自动化,现在提供了AB软逻辑系统,称为SOFTLOGIX 5,他们将之描述为“PLC-5处理器家族的一个成员”,所有受欢迎的软逻辑程序现在都提供IEC61131-3标准的PLC编程语言,因此,编程人员不用学习其它的计算机语言。I/O模块还是需要的,主要的PLC供应商将继续占领这个市场。 退一步来说,即使软逻辑“干掉”了PLC,像上面争论里所说的那样,大部分PLC的用户可能还是看不出有什么变化的。原因是,首先,软逻辑的供应商还是会以PLC的供应商为主;其次,软逻辑的结构会让用户看不出其与PLC的分别;第三,即便能够与PLC区别开,许多软逻辑供应商可能依然会选择以PLC的形式进行开发和应用。
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