PLC與PC-based控制及其在包裝行業(yè)應(yīng)用的差異

PLC與PC-based控制及其在包裝行業(yè)應(yīng)用的差異

長期以來，PLC始終活躍于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用。其主要原因在于，它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動(dòng)化應(yīng)用的需求。

隨著PC及因特網(wǎng)時(shí)代的到來，工業(yè)PC或PC-based控制器由于可以完全融入到網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的信息系統(tǒng)中，具有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本特性，即具有高性能、低價(jià)格、系統(tǒng)開放、豐富的人才基礎(chǔ)等優(yōu)勢，因此PC-based控制器一經(jīng)出現(xiàn)就具有很強(qiáng)的生命力，發(fā)展極為迅猛。有觀點(diǎn)說，PC-BASED控制器將取代傳統(tǒng)PLC，當(dāng)然首先必須解決可靠性及編程問題。近幾年來，這些問題已基本得到解決，PC-based控制器從外觀到可靠性也都開始可以與PLC相近。在編程方面，由于IEC61131-3編程語言標(biāo)準(zhǔn)的推出和廣泛采用，為PC-based控制器的高速發(fā)展鋪平了道路。這樣，PC-based控制器不僅具有PC的優(yōu)勢，也具有傳統(tǒng)PLC的優(yōu)勢。它可無縫地融合到網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的信息系統(tǒng)中。

那么，PC-based一定會(huì)取代PLC嗎？二者應(yīng)用于包裝生產(chǎn)線時(shí)，它們各自發(fā)揮著何種不同的作用？讓我們聽聽來自三位專家的看法。

貝加萊工業(yè)自動(dòng)化公司行業(yè)銷售經(jīng)理 董繼鑫

在自動(dòng)控制領(lǐng)域，PLC技術(shù)和PC-based技術(shù)是當(dāng)前比較具有代表性的控制技術(shù)，兩者的技術(shù)起源和發(fā)展有較大的差異。

PLC（Programmable Logic Controller）產(chǎn)生于上世紀(jì)70年代初。最早的PLC是以替換繼電器系統(tǒng)的角色出現(xiàn)，其主要實(shí)現(xiàn)的功能僅僅是邏輯簡單的順序控制功能。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，就以其高可靠性、小體積和直觀的編程模式而顯示出強(qiáng)大的生命力，成為自動(dòng)控制領(lǐng)域的“明星”。

PC-based是一種基于PC技術(shù)的控制系統(tǒng)。最早的PC-based控制系統(tǒng)是以工控機(jī)為核心，通過擴(kuò)展帶PCI接口的專用板卡組成。PC-based借助于IT技術(shù)的發(fā)展，在運(yùn)算、存儲(chǔ)、組網(wǎng)和軟件開放性方面具有優(yōu)勢。

從以上的闡述可知，PLC和PC-based兩者在技術(shù)特點(diǎn)上存在明顯區(qū)別。PLC具有體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)；具有很高的可靠性，其平均無故障率時(shí)間間隔（MTBF）可達(dá)50萬、甚至100萬個(gè)小時(shí)；具有簡單直觀的編程模式（如梯形圖）；具有內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘。而PC-based具有大運(yùn)算能力；具有開放標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)平臺(tái)和PCI接口；精美且低成本的顯示技術(shù)；豐富的組網(wǎng)能力。但系統(tǒng)的可靠性略差，如性能較好的IPC的平均無故障時(shí)間間隔約5萬小時(shí)。此外，PC-based雖然具有很強(qiáng)的CPU，但其多任務(wù)操作系統(tǒng)是非實(shí)時(shí)的，所以程序的循環(huán)周期反而沒有高性能的PLC快。

這些差異決定了PLC和PC-based兩者在包裝機(jī)械上發(fā)揮不同的作用。PLC通常處于設(shè)備底層，為設(shè)備提供可靠的、實(shí)時(shí)的控制，包括IO和Motion方面的控制。而PC-based通常處于設(shè)備的操作層，用于數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和人機(jī)界面顯示等。就目前國內(nèi)的包裝機(jī)械的發(fā)展水平來說，與國際領(lǐng)導(dǎo)廠商相比還存在較大差距，擁有高度自動(dòng)化和大型化的成套包裝機(jī)械設(shè)計(jì)、生產(chǎn)能力的廠商不多?？刂坪唵巍⒆詣?dòng)化程度較低的單機(jī)設(shè)備占絕對主流，所以基本都采用PLC作為控制器。

隨著中國包裝技術(shù)的飛速發(fā)展，未來包裝設(shè)備的控制器應(yīng)該能夠融合PLC和PC-base兩者的技術(shù)優(yōu)勢。事實(shí)上現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展的確呈現(xiàn)出這種趨勢，如貝加萊公司的B&R 2005系列PCC控制器就是這種發(fā)展趨勢的杰出代表。這種融合了PLC和PC-based的控制器，其技術(shù)優(yōu)勢是非常明顯的，勢必成為未來包裝機(jī)械自動(dòng)化的主流控制器。

北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司事業(yè)部總經(jīng)理 徐昌榮

盡管PLC和PC-based均可用于包裝設(shè)備自動(dòng)化，但二者的側(cè)重點(diǎn)有所不同。PLC更適合于設(shè)備控制，而PC-based更多地用于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視。相對于PC-based而言，PLC具有配置靈活、體積小、適應(yīng)惡劣環(huán)境、抗干擾性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但在軟件功能及系統(tǒng)開放性等方面比PC-based稍差。當(dāng)然，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC和PC-based都在吸收對方的優(yōu)點(diǎn)，以適應(yīng)更多的應(yīng)用現(xiàn)場。就我所了解的情況而言，PLC在包裝設(shè)備中的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于PC-based在包裝設(shè)備中的應(yīng)用。

憑借十幾年工業(yè)控制產(chǎn)品的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和雄厚的技術(shù)積累，和利時(shí)公司研制出新一代小型一體化PLC產(chǎn)品HOLLiAS-LEC G3。該產(chǎn)品已在各類包裝設(shè)備中成功應(yīng)用，應(yīng)用案例包括DXD自動(dòng)包裝機(jī)、掛面包裝機(jī)等。應(yīng)用G3 PLC控制的DXD全自動(dòng)包裝機(jī)集送料、制袋、填充、封切等包裝工序于一體，具有電眼跟蹤、PLC控制、無級變速糾偏等功能，計(jì)量精確，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有性能穩(wěn)定、操作方便、運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)。

隨著包裝設(shè)備自動(dòng)化需求的不斷增多，越來越多的包裝設(shè)備廠商考慮在其設(shè)備中配備先進(jìn)的自動(dòng)化產(chǎn)品，以提高產(chǎn)品的技術(shù)含量，提升市場競爭力。個(gè)人認(rèn)為，在通用設(shè)備中，用戶更傾向于采用PLC加HMI的方式對包裝設(shè)備進(jìn)行控制。在部分具有特殊需求的設(shè)備中，一部分用戶也可能會(huì)采用PC-based作為自動(dòng)化解決方案，或者用PLC加PC-based的解決方案。總之，就產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、靈活性、性價(jià)比等方面考慮，PLC在包裝設(shè)備自動(dòng)化領(lǐng)域比PC-based具有更廣闊的應(yīng)用前景。

西門子(中國)有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)OEM 管理部灌裝與包裝行業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理 張春林

PLC又叫做可編程控制器。從傳統(tǒng)意義上講，它主要應(yīng)用在邏輯控制，順序控制及時(shí)序控制等相對比較簡單的工業(yè)控制場合。它具有體積小，編程簡單實(shí)用，安裝方便靈活等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是處理速度慢、擴(kuò)展不夠靈活，各個(gè)廠商的編程語言不同等。

隨著PC-BASED的工業(yè)計(jì)算機(jī)（簡稱工業(yè)PC，與普通的計(jì)算機(jī)相比，它具有防塵、防振、抗電磁、耐高低溫等優(yōu)點(diǎn)）的發(fā)展，以工業(yè)PC、I/O及監(jiān)控裝置、控制網(wǎng)絡(luò)組成的PC-BASED的自動(dòng)化系統(tǒng)逐漸成為工業(yè)自動(dòng)化的另一種實(shí)現(xiàn)方式。PC-BASED自動(dòng)化系統(tǒng)源于PC，可完全融入到網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的信息系統(tǒng)中，具有高性能、低價(jià)格、系統(tǒng)開放、豐富的人才和應(yīng)用基礎(chǔ)等優(yōu)勢。

對于一般的包裝設(shè)備，如袋成型/填充/封口機(jī)、飲料灌裝機(jī)等等，主要用到的是邏輯，順序及時(shí)序等控制。西門子公司的S7-200和S7-300系列PLC廣泛地應(yīng)用于這一類包裝機(jī)。

如某個(gè)場合不僅要有邏輯、順序及時(shí)序等控制，還要有強(qiáng)大的計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和過程控制，PLC則很難勝任。如一條可生產(chǎn)上百種產(chǎn)品的食品加工和包裝生產(chǎn)線，需要大量的配方存貯與調(diào)用。普通的PLC受內(nèi)存的影響，很難完成此任務(wù)。在類似這種場合，SIEMENS基于PC的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)WinAC是非常合適的產(chǎn)品。通過適當(dāng)?shù)亩伍_發(fā)，還可實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)顯示；電氣參數(shù)、工藝參數(shù)、實(shí)時(shí)顯示；實(shí)時(shí)曲線顯示、歷史曲線顯示、大型動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，提供年報(bào)表、月報(bào)表、日報(bào)表和隨機(jī)打印報(bào)表的功能。

當(dāng)前基于PLC的控制系統(tǒng)仍占主導(dǎo)地位，這和包裝機(jī)械的整體水平有關(guān)。目前國內(nèi)包裝機(jī)械的狀況是單機(jī)的自動(dòng)化應(yīng)用多，整條包裝線聯(lián)網(wǎng)的少，全廠或全公司聯(lián)網(wǎng)控制的更少。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，MES和ERP的普及，PC-BASED控制系統(tǒng)會(huì)越來越多地被采用。

PLC目前較多地應(yīng)用于工業(yè)控制，因?yàn)樗休^高的穩(wěn)定性和可靠性。兼有PLC和PC的優(yōu)勢，在網(wǎng)絡(luò)化和信息時(shí)代，它更符合時(shí)代的潮流。這樣看來，在工業(yè)控制和信息管理要求日益提高的情況下，PLC確實(shí)將逐漸失去部分市場；但我們還應(yīng)看到，PLC生產(chǎn)商早已經(jīng)開始利用IT業(yè)的一些最新的軟硬件成果不斷完善和擴(kuò)充PLC的功能。PLC上現(xiàn)場總線、通訊和網(wǎng)絡(luò)接口的出現(xiàn)，使得一個(gè)個(gè)PLC不再是孤立的。PLC將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向發(fā)展，使現(xiàn)代意義上的PLC具有新的內(nèi)涵。實(shí)際應(yīng)用中常常是PLC和IPC結(jié)合在一起，PLC在下位，IPC在上位。從技術(shù)上看，PLC在逐漸采用一些IT技術(shù)，IPC也在向PLC的某些特性靠攏。PLC和PC-BASED控制系統(tǒng)將呈現(xiàn)融合和競爭并存的狀況