傳統上，提供可靠的實時控制功能是那些負責機械，設備和流程自動化的人的目標。 如果設計人員和工程師可以選擇數字控制平台，將其與現場設備集成，按預期運行並將其提供可靠的系統操作數年或數十年，這是一項出色的工作。

今天的情況更好，但更多參與。 它更好，因為有許多新的控制技術可供選擇; 它更具參與性，因為用戶需要優化的操作性能，更高的可見性以及與監控系統的出色連接。 基本並不總是足夠的，因為最終用戶需要更高級的功能。 作為回應，設計人員和原始設備製造商（OEM）必須評估控制器選項領域，以便為每個自動化應用提供正確的特性組合。

這項工作首先要做出關於控制器是否在物理和電氣上工作的基本決策。 除了這些要求之外，還有更高級的標準：編程選項，網絡連接，安全性，通信協議，靈活性和可擴展性。 本文比較了幾種基於這些因素的流行控制器技術，幫助設計人員專注於對其應用程序至關重要的內容。

在自動化機器和流程方面，行業受益於數字控制平台的持續進步。 該技術領域通常被稱為操作技術（OT）。 任何OT控制平台都包含控制器和相關產品，如輸入/輸出（I / O）模塊，操作員接口終端（OIT），人機界面（HMI），儀表和其他設備

 

對於所有自動化系統，控制器是大腦，因此必須儘早選擇中央組件，因為它設置了詳細的設計路徑。雖然產品系列具有重疊功能，但以下是OT項目最受歡迎的控制器類別：

• 可編程邏輯控制器（PLC）：堅固耐用且基本但功能強大的控制選項，尤其適用於離散控制應用
• 可編程自動化控制器（PAC）：與PLC類似，但通常在通信，數據處理和過程控制應用領域更先進
• 工業個人計算機（IPC）：堅固耐用的成熟計算機，需要大量用戶工作才能集成硬件，軟件和遠程輸入/輸出（I / O）以進行控制
• 邊緣可編程工業控制器（邊緣控制器）：內置PLC / PAC外形，結合了高級編程和安全選項，原生可視化和廣泛的通信功能，就像PC一樣。
• 為應用程序選擇控制器時，通常會有多個正確的答案。選擇正確的控制器需要評估幾個特徵，並考慮多個應用程序。

 

• 監視和命令I / O點
• 與其他對等控制器交互
• 連接智能現場設備
• 與OIT和HMI可視化系統的接口
• 與監督和企業級系統進行通信。

每個應用程序都是唯一的，因此查看可能重要的標準列表有助於查看哪些是相關的，哪種控制器類型最適合它們。 表1列出了控制器選擇標準，按照形狀因數，可編程性，安全性等主題進行組織。建議的權重是廣泛的評估，可以根據具體的使用情況而有所不同。

PLC和PAC是經典的選擇

PLC和PAC都是為OT角色構建和優化的，代表了經典的選擇。當然，PLC和功能更全面的PAC已成為大多數機器和許多工藝的主要控制產品。它們快速，可靠且價格合理 - 非常適合惡劣環境。其他補充產品（如OIT和HMI）是並行開發的，可為這些平台添加可視化和其他功能。

但是，許多PLC和PAC都承擔著專有連接，專用軟件和許可成本的負擔。從現場設備和I / O網絡的角度來看，由於以太網和標準化的工業協議，這種情況已經大大改善。此外，隨著PLC / PAC採用IEC 61131-3編程語言和CODESYS等跨平台編程環境，軟件變得越來越開放。

然而，PLC / PAC的遺留方面可以作為一種慣性，抵制採用最新技術。這種慣性在對高級網絡和安全功能的普遍弱支持中最為明顯。 PLC / PAC在OT級別提供良好的連接，但它們往往缺乏對以IT為中心的編程語言和協議（如HTTPS和消息隊列排隊遙測傳輸（MQTT））的支持。對於需要內置連接到IT中心企業應用程序和歷史數據庫的應用程序，用戶通常需要集成額外的硬件和軟件來彌補差距。

安全是一個類似的故事。當第一個設想的PLC / PAC時，網絡安全的大多數現代方面都不存在。 PC和邊緣控制器通常包含的功能，例如安全用戶帳戶，加密通信和虛擬專用網絡（VPN），必須用螺栓固定到PLC / PAC上，這需要大量的最終用戶費用，工作量和風險。更好的選擇是確保任何所需的安全功能都是控制平台的原生功能。

針對高級用戶的IPC

隨著PC技術變得容易獲得併且價格合理，許多用戶將PC用於工業控制。 PC的商業根源和規模經濟確保了硬件和操作系統平台的良好理解，PC解決方案具有充足的計算能力和顯示選項。

然而，用戶很快發現商用PC對於許多工業控制器應用來說不夠強大。當供應商提供加固型PC或IPC時，這可以解決，因此它們可以在機器環境中可靠地運行。因此，一些用戶可以將IPC作為一體化控制平台，用於自動化，可視化和通信。

IPC還為用戶提供了執行更高級編程或數據操作選項的方法，並且它們比PLC / PAC更適合以IT為中心的通信和許多物聯網接口。

但是，基於IPC的控制非常適合自己動手。最終用戶必須選擇一個簡單的IPC並組裝一套其他硬件和軟件產品，用於控制，可視化，通信協議和遠程輸入/輸出（I / O）解決方案，希望能夠形成一個緊密結合的軟件包。結果可能是一個理想的選擇，但它也可能成為一個定制系統，提出支持挑戰，這可能很難管理。

儘管IPC的靈活性使其對工業控制器的作用具有吸引力，但創建和維護完整系統仍存在許多障礙。

 

邊緣控制器達到了最佳點

邊緣控制器設備是工業自動化領域的最新發展。 這一新一代控制器旨在利用最新的IT通信和物聯網開發，同時保持使得PLC / PAC如此受歡迎的OT傳統。 對於許多應用而言，這種滿足多種要求的混合技術組合使得邊緣控制器非常適合。

邊緣控制器提供OT解決方案（如PLC和PAC）的所有優勢，因為它們堅固耐用，適用於極端溫度，並提供各種集成I / O. 一些邊緣控制器可以通過選擇流程圖或IEC 61131語言進行編程。 邊緣控制器可以作為現有PLC / PAC應用程序的直接替代品，或成為新項目的基礎。

邊緣控制器對OT友好性的關注延伸到其他可能的好處。例如，一個可用的邊緣控制器包含一個可作為本地HMI的板載觸摸屏顯示器。它還可用於系統配置和診斷，使支持人員無需依賴其他設備。內置網絡，USB和HDMI端口使用戶可以輕鬆地與邊緣控制器連接。在引擎蓋下，它運行嵌入式Linux，其他邊緣控制器使用此類或類似的嵌入式操作系統。雖然用戶可以像PLC / PAC那樣與之交互，但可以使用更高級的功能。邊緣控制器的PC譜系使其能夠使用擴展的編程語言，如C ++，Java和Python  - 所有這些都同時為用戶提供編程靈活性。

邊緣控制器可以在獨立模式下本地運行，適用於任何控制應用程序。當它們連接到位於邊緣的傳感器和設備，過濾和處理物聯網（IoT）數據並與位於本地或云中的企業系統通信時，實現增值。如果它們包括用於設備發起的通信的協議以及用於配置拖放數據連接的情況，則尤其如此。具有這些功能的邊緣控制器無需插入硬件或軟件層

與PLC / PAC不同，安全性內置於邊緣控制器中，特別是那些提供一對分段的，不可路由的以太網端口的端口 - 一個用於可信網絡，如OT現場端，一個用於不受信任的網絡，如直接互聯網連接。 用戶安全帳戶在控制器級別處理，數據通信加密並包含內置VPN。 所有這些規定有助於使控制系統具備移動就緒和網絡安全。

邊緣控制器可以為工業自動化應用提供靈活的OT控制平台，如PLC / PAC，但具有IPC的額外IT優勢。 作為具有板載可視化和安全連接的全面一體化解決方案，邊緣控制器通常是最具成本效益的控制器選擇。

圖文參考：control engineering