大型PLC和中型PLC的本質(zhì)區(qū)別

今天我們來(lái)討論一下大型PLC和中型PLC的本質(zhì)區(qū)別。很久以來(lái)PLC行業(yè)對(duì)于大型PLC和中型PLC的定義源自于IO點(diǎn)數(shù)處理能力：256-2048點(diǎn)之內(nèi)稱之為中型PLC，而2048點(diǎn)以上的PLC則稱之為大型PLC，但我認(rèn)為真正中型PLC和大型PLC的技術(shù)門檻在于控制器的冗余技術(shù)。

我們來(lái)看看曾經(jīng)那些輝煌的PLC之神

以下僅以三款經(jīng)典PLC作品為例：AB的PLC5，莫迪康的984，西門子的S5。

1.AB的PLC5系統(tǒng)

2.莫迪康984系統(tǒng)

3.西門子的S5系統(tǒng)

我們可以看到這些曾經(jīng)封神的大型PLC系統(tǒng)，在當(dāng)年那點(diǎn)少得可憐的內(nèi)存和一根筋的CPU處理能力，在IO點(diǎn)數(shù)上恐怕都無(wú)法和現(xiàn)在的一些中型PLC系統(tǒng)相匹敵，但他們之所以能夠成為大型PLC的代表，是因?yàn)樗麄冊(cè)谌哂嗉夹g(shù)上的處理能力，能夠讓PLC系統(tǒng)承擔(dān)不間斷的控制任務(wù)。

現(xiàn)在流行的大型PLC冗余技術(shù)上的區(qū)別

西門子S7-1500分為R/H的區(qū)別，冗余切換時(shí)間為300ms和100ms，R系統(tǒng)是通過(guò)CPU結(jié)合Profinet實(shí)現(xiàn)CPU冗余，而H系統(tǒng)是通過(guò)同步模塊+光纖實(shí)現(xiàn)CPU冗余，這個(gè)才是真正冗余系統(tǒng)。

常年使用PLC的用戶非常清楚：多數(shù)PLC的主循環(huán)的周期默認(rèn)為150ms，在150ms中需要處理所有的控制邏輯之外，還要同步輸入和輸出的IO鏡像，同時(shí)還要響應(yīng)中斷發(fā)起的請(qǐng)求，所以如果想要完成PLC的CPU的冗余，理論上冗余切換時(shí)間要在100ms。如果是過(guò)程控制系統(tǒng)，均是PID、AI/AO和輔助邏輯的情況下，也是可以放開(kāi)在500ms以內(nèi)的。

國(guó)產(chǎn)大型PLC的主要3個(gè)品牌

和利時(shí)的LK、匯川AM600和藍(lán)普鋒RPC3000，在冗余技術(shù)上的特點(diǎn)。

1．和利時(shí)的LK

在冗余技術(shù)上采用同步模塊，冗余切換時(shí)間為130ms，雖然沒(méi)有控制在100ms之內(nèi)但可以滿足大多數(shù)場(chǎng)景需求。

2．匯川AM600

并不支持冗余技術(shù)，可能是定位中型PLC，且面對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的場(chǎng)景吧。

3．藍(lán)普鋒RPC3000

在冗余技術(shù)上采用同步模塊，冗余切換時(shí)間為100ms，可以滿足大型PLC的復(fù)雜控制場(chǎng)景。另外，我覺(jué)得最驚奇的是此款PLC還能支持一個(gè)機(jī)架下2塊CPU的冗余（聽(tīng)上去像不像西門子400H系統(tǒng)）。此架構(gòu)是采用背板作為同步總線。

3.1同機(jī)架下CPU冗余架構(gòu)

3.2不同機(jī)架下CPU冗余架構(gòu)

既然都講到這里，那我們?cè)倏纯矗?strong>國(guó)產(chǎn)藍(lán)普鋒大型PLC RPC3000的技術(shù)特點(diǎn)：

1

全冗余方案，所謂全冗余就是包括CPU冗余、通訊冗余、電源冗余，為什么沒(méi)有IO冗余呢？因?yàn)橹挥?a target="_blank">ESD或者SIS才要求IO冗余。

2

IO模塊可帶電插拔，對(duì)于大型PLC來(lái)說(shuō)是非常重要的控標(biāo)指標(biāo)，因?yàn)檫@個(gè)指標(biāo)可以直接隔離低一個(gè)檔次產(chǎn)品殺入重圍。為什么說(shuō)是控標(biāo)呢，因?yàn)閷?shí)際操作中很少運(yùn)維人員，“找死”式在線插拔或者更換IO卡，熱插拔端子倒是常見(jiàn)，但I(xiàn)O模塊熱插拔，您慎重點(diǎn)吧……

3

CPU直接上到600M-1G，可以跟586的PC機(jī)“PK”了， I/O容量可擴(kuò)展 40000個(gè)數(shù)字量、2500個(gè)模擬量，這兩個(gè)參數(shù)雖然沒(méi)有什么實(shí)質(zhì)意義，但從2500個(gè)模擬量可以看到已經(jīng)比艾默生DCS單塊CPU能力都強(qiáng)了。這個(gè)明顯是要搶DCS的生意。

4

運(yùn)算速度快，單指令運(yùn)算周期僅為10ns，這個(gè)參數(shù)是讓我們知道這個(gè)系統(tǒng)不僅僅是要搶DCS的生意，還要搶離散自動(dòng)化的生意呀！

5

通訊能力強(qiáng)，CPU模塊自帶2路以太網(wǎng)和2路RS485，支持多種通訊協(xié)議，包括TCP/IP、Profinet、Profibus-DP、Modbus、自由協(xié)議等。

6

支持多種調(diào)度方式，包括連續(xù)任務(wù)和周期任務(wù)，周期任務(wù)最快可達(dá)10ms，同時(shí)可以滿足過(guò)程控制和邏輯控制的需求。

7

擴(kuò)展模塊均為智能化模塊，可診斷至通道級(jí)。這一點(diǎn)對(duì)于大型PLC系統(tǒng)至關(guān)重要，如果不能滿足這一點(diǎn)，基本上就和DCS系統(tǒng)差一個(gè)等級(jí)。

8

良好的電磁兼容性，現(xiàn)場(chǎng)到系統(tǒng)、通道間均具有完備的隔離措施。通道隔離是為了讓系統(tǒng)更加皮實(shí)，別一個(gè)路對(duì)地或者高電壓竄入，就整個(gè)卡件廢了。

9

實(shí)用的SD存儲(chǔ)功能，方便數(shù)據(jù)備份和工程恢復(fù)。PLC的數(shù)據(jù)安全必備條件，同時(shí)也是等級(jí)保護(hù)2.0對(duì)于PLC系統(tǒng)的要求。

10

編程軟件符合IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，支持LD、IL、FBD、ST、SFC等編程語(yǔ)言。這里要說(shuō)一下，小型/中型PLC更多是使用梯形圖和ST，但在大型PLC系統(tǒng)上就會(huì)出現(xiàn)大量混合編程，SFC+FBD的結(jié)合大量出現(xiàn)，是不是很像DCS的樣子……

對(duì)于此大型PLC有哪些IO卡和非冗余CPU以及部分詳細(xì)參數(shù)，可以見(jiàn)下表：

從參數(shù)表上來(lái)看，此款大型PLC除了在IO通道還缺少Hart或者Io-Link支持，和對(duì)外通訊上缺少Ethernet/IP通訊以外，已經(jīng)算是良心產(chǎn)品了。