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未來高端PLC會具備哪些特徵呢?

未來高端PLC會具備哪些特徵呢?

2021/9/28 9:53:55

PLC誕生那天起,就一直佔據着整個自動化控制系統的核心地位。對於PLC發展方向的討論也常常不絕於耳,無論從10年前就有人預言PAC將取代PLC,還是這段時間甚至有人説未來工業4.0時代不再需要PLC。

  那麼對於當前全球都在大力部署智能製造的轉型時期,我們需要什麼樣的PLC呢?特別是被譽為“皇冠上的明珠”——中大型PLC將會有哪些特徵呢?

  首先,有一點需要明確,現在講的高端PLC和10年以前甚至5年以前已經不一樣了。不是説10年前是高端PLC,現在它還就還可以稱之為高端PLC。因為社會在發展,更先進的東西出來了,所謂的高端,評判它的標準在不同的時期是不一樣的。

  在當前智能製造時期,以下五大特徵已經成為高端PLC的必備條件:

  1.帶點能力不再是關鍵,通信能力更重要

  現在大家都看到控制系統架構已經全面工業以太網化了。十幾年前現場總線興起的時候,我們説一個高端PLC,要具備分佈式控制能力,要能帶很多的分佈式站點,具備現場總線的連接能力。那個時候評價一個控制器的性能指標,帶點能力是最重要的一項。隨着現場設備智能化的提升和控制系統為保障可靠穩定性和可用性的需要,CPU的帶點能力不再是區分高端與否的關鍵,現在重點關注的應該是以太網通訊在現場的覆蓋能力,這個直接決定了系統對現場工藝設備的控制水平。同時,因為現在處於一個承上啓下的時期,比如現在現場總線還在用,不能説因為升級了,就和過去現場總線不再兼容了。但是未來的發展趨勢是以太網的天下,對以太網的支持應該是更重要,而對已有現場總線協議的兼容也是不容忽視的一方面。

  以前以太網是在PLC與上位管理機軟件之間通訊才採用的一種通訊手段,它的優勢是可以傳輸更大的數據量,可以有更多的控制站點能連在這個網絡上去。但是對於現場控制來説,現場I/O站即使再多、設備即使再多,其實它的通訊量並沒有那麼大,它不會像PLC與上位機之間通訊量那麼大。但是它對實時性、可靠性要求更高,丟包率很重要,實時性和數據傳遞可驗證性的很重要。

  現在隨着工廠精益化管理的發展,越來越多的工廠開始使用像MES系統、資產管理系統等上位運維管理軟件,當然也有人把它叫成智能製造或者是數字化工廠。這是由於越來越多的工藝客户開始為了追求更精益化的控制,要寄希望於通過PLC系統向下取一些現場的數據,來直接使用,提高效率和實時性,從而提升整體運營的效率、管理的能力。

  對於全面以太網化,無論是PLC廠商還是用户都已成共識。在施耐德發佈的昆騰+上也得到了很好的印證。

  2. PLC的信息安全成為不可或缺

  在“一網到底”這種情況下就涉及一個問題:這個網被連通了以後,現場生產工藝設備和上面的管理軟件甚至雲端連在一起以後,它把一些管理和數據分析的系統和我們工業控制的專用系統通道打開了,那麼它的信息安全的保障要求就更高了。一旦從現場設備做數據交互的時候,意味着整個通訊網絡被打通,打通過程中如果信息安全在任何一個節點出現問題,都有可能造成相互之間的影響。如果上層軟件信息安全沒做好,它有可能從這個地方侵入然後延續下來,如果控制網絡與管理網絡之間銜接的地方信息安全部署沒做好,就有可能從把上面的或者下面的侵入,會造成一系列連鎖。

  那麼PLC這一側也一樣需要做好信息安全。過去的PLC在研發時在信息安全這部分是沒做任何的考慮的,因為主流的高端PLC都是20年前的技術研發的,那時候沒有信息安全,後面想去補這塊就只能外面加罩子,要麼有廠商通過底層操作系統更新打補丁,或者就是現在很多信息安全公司和所謂的信息安全小組在做的事,加防火牆,加一些網絡安全的交換機。但這個治標不治本,就像人一樣,你很虛了,一身的病,天天吃補藥,你看着好像是好了,但是一旦出現新問題你是抗不住的。縱深防禦可以起到層層隔離防護的作用,但真正安全還是需要各控制層級自身就做好,這個也是一大問題,新一代的高端控制器必須要考慮的,自身開始,不管你別的地方部署好了沒有,最起碼PLC自身不要受到侵害,具備本體的安全防護能力。

  3.不再單純追求有多快而是要求有多穩定多可靠

  生產工藝在過去進入工業時代以後,已經逐步成熟起來了,到現在我們去改變一個工藝是很難的,因為能改變的我們基本都改變了,就是説工藝上對控制系統的處理速度很難有大的變化。對於用户最關心的工藝流程的效率或者精細度提升而言,其實從兩方面可以去優化它,一個是它的整個的生產流程管理、整個的物料這方面的精細化管理。另一個就是對設備的精細化管理。

  但是在這一塊來看,其實我們設備在過去20年上一代高端控制器的能力控制下,它的處理速度是沒有任何問題的,可以完全滿足工藝需求的,更快的控制系統對於改善和提升工廠的運營收益已經很難體現價值了。就像在高速公路上跑,你跑到500邁沒有意義,因為對於穩定可靠性來説,我們製造一個車能跑到200多邁就達到期望了,就夠用了,你再快的速度也用不上,反而帶來潛在危害。在這種情況下,我們一味的再去像過去的時候,去追求比一個高端處理器多快,這個已經沒有意義了。但有一點跟以前一樣,它的穩定可靠性,就像我為什麼要開轎車,不去騎摩托車呢?它畢竟安全可靠性要好。

  高端控制器現在來看,不是説看能帶多少點,處理速度快到什麼程度,因為這些發展到上一代的時候已經不是事了,現在隨便拿一箇中小型控制器,説帶點能力和處理速度達到大型控制器的水平也都沒太大差距。但是核心的東西就是它的安全性、穩定可靠性,它的系統的通訊能力,因為過去大型PLC主要是做大系統,大系統一定是有相互之間通訊,有協同的管理能力,與上位機通訊的能力、支持能力,這些能力都是判斷這個系統是高端控制系統,還是中小型控制系統。

  4.尺寸小型化、使用簡單化是趨勢

  過去咱們説個頭大就好,過去是沒有辦法,因為當時做不小了,其實它已經做得儘量小了。電子類產品一定是同等性能下,做得越小,它的技術含量就越高。另外,我們知道現在有個大的趨勢,因為工業產品越來越被大家接受,開始向民用領域進發,尤其是這些年各個國家工業發展到一定程度了以後,有大量的民生工程,比如很多的大型樓宇裏面都開始用PLC在控制了,過去都用的是嵌入式控制器,但是它通用性、擴展能力有限,維護起來需要專業的人維護,而PLC各方面原因使得它受歡迎程度開始體現。

  而未來分佈式要求越來越廣了,即使是過去傳統的這些重工業,它對於控制系統的分佈式安裝要求越來越高,過去説我們有專門的控制站,尤其是傳統產業,所有的PLC都放在一個主控站裏頭。但有個問題,這些模塊聯到現場設備的時候,連接接線很多、施工複雜、維護複雜、成本也高,所以有分佈式I/O。

  未來所有的設備都向智能化發展。未來現場的電機,現場的一些檢測儀表,可能都是以太網接口,它通過以太網直接連到控制系統裏來,主控室裏可能一個櫃子裏頭全是控制器,然後一堆的交換機連了一堆的網線過來。在這種情況下,你覺得PLC是做大,還是做小?控制理念變了,工廠的設計也就會變,將來監控系統的屏幕會做得很大,但是設備就要儘量用小的地方了,提高舒適度,從而來提高效率。這麼考慮的話,如果按現在控制一個3000點,得需要十個櫃子,未來越來越不可能了。

  如何在更小的電路板上面,放上原來功能高端的芯片,或者説將比原來功能更強大的芯片集成到一個更小的電路板上,這需要專業的設計和製造的能力,不是誰都能做得很小,把電控系統做大了容易,做小了比較難,因為更小的尺寸裏面解決EMC干擾、解決散熱問題、解決電路排布的問題,來實現一個比原來更強大的一個控制器,這就是高端的一個體現。

  5.經驗傳承和專業品質必不可少

  高端控制器不是説某一天突然冒出來一個產品就可以實現高端控制器,它和民用設備不一樣,可以説我原來做顯示器、做電腦的,突然冒出來我做個手機,它很快就成為行業的核心玩家了。但是工業控制領域不具備這個條件,因為手機壞一下、出一下問題不會影響大事,用户對於穩定運行的關注度不像工業設備,現場控制如果停一下、出一點問題,那就是大事了,所以傳承特別重要。

  為什麼這麼多的PLC廠商裏頭,只有這麼寥寥可數的幾家可以提供高端控制器,不是所有人都能做,就是因為經驗的傳承。你沒有經驗,突然進來了,就像搞軟件似的突然找幾個高手過來編編就行,不是那麼回事,裏頭涉及到所有的芯片、所有的佈局、EMC抗干擾,各方面都是經驗的一個總結,通過多少年不斷的積累,不斷優化,再優化做出來的。

  另外一個是專業,為什麼要有專業品質呢?現在能夠做出來控制器的人特別多,尤其是利用PC-base這些芯片做的話,都是現成的芯片和操作系統。而現在的PLC行業,它的標準,不管編程的標準還是系統架構等都有標準可遵循的。在有可遵循的情況下,做一個模仿出來的東西是很容易的,但模仿出來的東西,它的專業度就很重要了,沒有經驗積累,沒有這些專業的領域知識,很難做出來一個很專業的東西,這也是好多廠家只能做低端控制器。越往高端的越難,就是這個原因,很多公司做了這麼多年了,想往高端衝,但一直衝不上來,就是這個問題。

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審核編輯(
王靜
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