高端PLC的五个必备条件是什么

[db:摘要]

自PLC诞生以来,一直占据着整个自动控制系统的核心地位。关于PLC发展方向的讨论往往是无休止的,无论是10年前预测PAC会取代PLC,还是甚至有人说未来工业4.0时代不再需要PLC。

那么,在全球大力部署智能制造的转型期,我们需要什么样的PLC呢?特别是被誉为“皇冠上的明珠”的——有什么特点?

首先有一点需要明确。现在的高端PLC已经和10年前甚至5年前不一样了。不是说10年前是高端PLC,现在还能叫高端PLC。因为社会在发展,更高级的东西出来了,所谓高端,不同时期评判的标准也不一样。在当前智能制造时期,我认为以下五个特点成为高端PLC的必备条件:

1.带分能力不再是关键,更重要的是沟通能力

现在大家可以看到,控制系统架构已经完全是工业以太网了。十几年前现场总线产生的时候,我们说一个高端PLC要有分布式控制能力,要带很多分布式站,要有现场总线的连接能力。当时评价一个控制器的性能指标,点能力是最重要的。随着现场设备智能化程度的提高和控制系统保证可靠性、稳定性和可用性的需要,CPU的点能力不再是区分高端和低端的关键。现在的重点应该是以太网通信在现场的覆盖能力,这直接决定了系统对现场工艺设备的控制水平。同时,因为处于连接期,比如现在现场总线还在使用,不能说因为升级就和过去的现场总线不再兼容了。但是未来的发展趋势是以太网的天下,所以对以太网的支持应该更重要,与现有现场总线协议的兼容性也不容忽视。

现在,随着工厂精益管理的发展,越来越多的工厂开始使用MES系统、资产管理系统等先进的运维管理软件。当然,也有人称之为智能制造或数字工厂。这是因为越来越多的过程客户开始追求更精益的控制,希望通过PLC系统把一些现场数据拿下来直接使用,从而提高效率和实时性,从而提高整体运营效率和管理能力。

PLC厂商和用户都对全以太网达成共识。施耐德最近发表的《昆腾》也很好的证实了这一点。

2.可编程控制器的信息安全变得不可或缺

在“一网到底”的情况下,涉及到一个问题:这个网络连接后,现场生产工艺设备与上述管理软件甚至云连接后,打开了一些管理和数据分析系统,以及我们工业控制的专用系统通道,因此其信息安全保障要求更高。一旦从现场设备交换数据,这意味着整个通信网络是开放的。如果开放过程中任何一个节点出现信息安全问题,都有可能造成相互影响。如果上层软件的信息安全做得不好,可能会从这个地方入侵然后继续。如果控制网和管理网之间连接的信息安全部署做得不好,可能会从上面或下面入侵,造成一系列连锁反应。

那么PLC端也需要做好信息安全。以前PLC开发的时候没有考虑信息安全,因为主流高端PLC是20年前开发的。当时没有信息安全。想补上这一块,只能在外面加个罩子,或者一些厂商可以通过底层操作系统的更新来打补丁,或者像现在很多信息安全公司和所谓的信息安全团队在做的那样,加防火墙,加一些网络安全交换机。但这种治标不治本的方法。就像人一样,你很虚弱,有病,每天吃补药。你看起来好像很好,但你无法抗拒新的问题。纵深防御可以起到层层隔离保护的作用,但是真正的安全还是需要各个控制层自己去做,这也是一个很大的问题。新一代高端控制器必须考虑,从自身入手,不管你是否部署到别处,至少PLC本身不应该受到侵害,具有本体的安全保护能力。

3、不再单纯追求多快,而是追求多稳定可靠

从过去进入工业时代以来,生产工艺逐渐成熟。我们现在很难改变一个流程,因为我们基本上改变了可以改变的东西,也就是说控制系统的处理速度很难有大的改变。至于用户最关心的工艺流程的效率或细化改进,可以从两个方面进行优化,一是整个生产过程管理,二是整个物料细化管理。另一个是设备的精细化管理。但从这个角度来说,其实在过去20年上一代高端控制器的能力控制下,我们设备的处理速度是没有问题的,完全可以满足工艺要求。更快的控制系统很难体现出对改善和提高工厂运营收入的价值。就像在高速公路上跑步一样,你以500迈的速度跑是没有意义的,因为为了稳定性和可靠性,我们可以做出一辆能以200迈以上的速度跑的车,这就足够了。不能再快了,但是会带来潜在的危害。在这种情况下,我们再像过去一样追求比高端处理器更快的速度是没有意义的。但是有一点还是和以前一样,它的稳定性和可靠性,就像我为什么要开车而不是骑摩托车一样。毕竟安全可靠。

现在看高端控制器,不是说看能带多少点,处理速度有多快,因为这些已经不是他们发展到上一代的时候的事情了。现在就拿一个中小型的控制器来说,带点能力和处理速度达到大型控制器的水平没有太大区别。但最核心的是它的安全性、稳定性和可靠性,以及它的系统通信能力。因为在以前,大型PLC主要是一个大型系统,大型系统必须具备相互通信、配合管理、与上位机通信、支持的能力,这些都可以判断系统是高端控制系统还是中小型控制系统。

4.尺寸的小型化和使用的简化是趋势

以前我们说大就好。以前没有办法,因为那时候还不小。事实上,它被做得越小越好。电子产品必须有同样的性能,越小技术含量越高。另外,我们知道现在有一个大趋势,因为工业产品越来越被大家接受,开始向民用领域进军。尤其是近几年各国工业发展到一定程度后,出现了大量的民生工程,比如很多大型建筑已经被PLC控制。过去使用嵌入式控制器。但是它的通用性和扩展能力有限,需要专业维护来维护。然而,由于种种原因,PLC的受欢迎程度开始显现。未来,分布式需求越来越广泛。即使是过去的这些传统重工业,对控制系统的分布式安装也有越来越高的要求。过去我们有专门的控制站,特别是传统行业,所有的PLC都放在一个主控站。但是存在一个问题,就是这些模块连接到现场设备时,连接线多,构造复杂,维护复杂,成本高,所以出现了分布式I/O,未来所有设备都将向智能化发展。将来,现场电机和一些检测仪器可能都是以太网接口,通过以太网直接连接到控制系统。主控室里的一个机柜可能全是控制器,然后一堆交换机用一堆网线连接。这种情况下,你觉得PLC大还是小?随着控制理念的改变,工厂的设计也会发生变化。以后监控系统的屏幕会做得很大,但是设备要尽量用在小地方,提高舒适度和效率。这样考虑的话,现在控制一个3000点,就需要十个柜子,以后越来越不可能了。

如何将原来的高端芯片放在更小的电路板上,或者将功能更强大的芯片集成到更小的电路板上,需要专业的设计和制造能力。不是每个人都可以做的很小,把电控系统做大一点更容易,小一点更难,因为小一点的尺寸可以解决EMC干扰,解决散热问题,解决电路布局问题,从而实现比原来更强大的控制器,高端。

5.经验传承和专业素养必不可少

高端控制器不代表一个产品有一天就能实现。它不同于民用设备。可以说,我曾经是一个显示器,一个电脑,但是突然变成了手机,很快就成为了行业的核心玩家。但是这种情况在工控领域是不具备的,因为手机如果出现故障或者出了问题,并不会影响重大事件,用户对于稳定运行的重视程度和工业设备是不一样的。如果场控停了,出了问题,那就是大事了,继承就特别重要。为什么能提供高端控制器的PLC厂商那么少?不是每个人都能做到,因为经验的传承。你没有经验,所以你突然进来,就像做软件一样,随便找几个高手编辑一下,不是这样的,它涉及到所有芯片,所有布局,EMC抗干扰,各个方面都是经验的总结,是经过多年的不断积累,不断优化,再优化而成的。

另一个是专业的。为什么要有专业素质?现在能做控制器的人很多,尤其是用PC基芯片做的,都是现成的芯片和操作系统。但现在的PLC行业,其标准,无论编程标准还是系统架构,都有标准可循。有东西跟着做很容易做出被模仿的东西,但是被模仿的东西的专业性很重要。没有经验和领域知识,很难做出一个很专业的东西,也是很多工厂

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