要想弄清楚每種控制器適用于哪種應(yīng)用，需要考慮不同工業(yè)控制器的功能特性和典型應(yīng)用環(huán)境。你的工廠所需要的是PLC、PAC，還是IPC？參見本文中PLC、PAC和IPC詳細(xì)功能對照表。

　　隨著可編程邏輯控制器（PLC）、可編程自動(dòng)化控制器（PAC）、工業(yè)計(jì)算機(jī)（IPC）之間功能的日益趨同，自動(dòng)化控制器的應(yīng)用也日益廣泛。這些控制器可以應(yīng)用在離散、過程或混合控制應(yīng)用場合，只是在程度上有所差別。但是，為應(yīng)用選擇合適的控制器，需要用什么標(biāo)準(zhǔn)來衡量？

　　為了便于理解到底哪種控制器最適合于某個(gè)應(yīng)用場合，需要識別不斷趨同的自動(dòng)化控制器功能，仔細(xì)考察典型應(yīng)用，深入了解控制器之間的相似性和差異。

　　弄清控制系統(tǒng)類型

　　由于有很多控制器可供選擇，因此對各種不同類型的控制器有一個(gè)基本的了解非常重要。即使對每一種類型的控制系統(tǒng)（如PLC），也會有從低端到高端等一些列不同類型的產(chǎn)品線，每個(gè)產(chǎn)品線都有廣泛的功能（見圖1）。

　　圖1：現(xiàn)在，有很多種類型的控制器，用戶可以根據(jù)其特定應(yīng)用選擇合適的控制器。所有圖片來源：AutomationDirect

　　作為最初繼電器的替代產(chǎn)品，PLC面世于近50年前。PLC適用于控制各種各樣的應(yīng)用。雖然很多應(yīng)用PLC的場合，輸入/輸出（I/O）形式固定，擴(kuò)展性很小，但最常見的PLC是模塊化的機(jī)架式設(shè)計(jì)（通常被稱為模塊式PLC），可以根據(jù)系統(tǒng)需求靈活配置I/O。PLC的中央處理單元（CPU），是典型的定制控制器，因此具有較少的串口和以太網(wǎng)通信功能。雖然也有其它選項(xiàng)，但PLC一般采用梯形圖編程，這是一個(gè)在價(jià)格上非常有競爭力的機(jī)器控制選擇。

　　PAC是新一代PLC。盡管這些控制器外形和設(shè)計(jì)與PLC相似，但PAC所應(yīng)用的最新技術(shù)，則來自于個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域電腦和移動(dòng)設(shè)備的創(chuàng)新，從而使其具有更先進(jìn)的功能。與PLC相比，PAC系統(tǒng)通常有更強(qiáng)大的通信和數(shù)據(jù)記錄功能。

　　PAC系統(tǒng)也具有多種編程語言，這些編程語言一般滿足國際電工委員會（IEC）61131-3的編程標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將控制功能延伸到高端應(yīng)用中。但即使具備高端編程能力，PAC最基本的編程語言仍然是梯形圖邏輯。

　　IPC就是可以在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行的PC。但隨著更先進(jìn)的部件設(shè)計(jì)和更緊湊的操作系統(tǒng)，工控機(jī)已經(jīng)和最常見的兩種工業(yè)電腦：桌面PC或盤臺安裝的平板電腦，大不相同。

　　現(xiàn)在的IPC，大多被設(shè)計(jì)成導(dǎo)軌式安裝或機(jī)架安裝，這樣就可以拓展應(yīng)用空間。因?yàn)镮PC的核心就是PC，理論上其最大處理能力、通信和數(shù)據(jù)存儲能力是PLC或PAC無法比擬的。

　　早期的IPC，受到強(qiáng)烈批評，因?yàn)樗鼈儾]有想象中的那樣強(qiáng)大，這主要是因?yàn)樗鼈兊牟僮飨到y(tǒng)很不穩(wěn)定，但現(xiàn)在的IPC已經(jīng)大大改善。

　　控制器功能比較

　　選擇控制方案需從應(yīng)用開始，有很多因素需要考慮。有一點(diǎn)非常重要：應(yīng)當(dāng)充分了解應(yīng)用程序的需求、期望從控制系統(tǒng)獲得的結(jié)果，從而可以準(zhǔn)確確定所需的功能。

　　控制器功能范圍廣泛，從最基本的需求（如總的I/O要求），到更詳細(xì)的規(guī)格書（比如數(shù)據(jù)處理能力）等等。為應(yīng)用選擇控制器，需要考慮表1中所列的特征。

　　表1： PLC、PAC和IPC的主要特性比較

　　要注意的是，任何排名都會帶有不同程度的主觀分析，不同的人可能會給出不同的結(jié)果。

　　串行通信在工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)存在了一段時(shí)間，而且未來可能會持續(xù)下去。串行通信具有通過RS-232和RS-485數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈路與許多標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效通信的能力，但以太網(wǎng)通信已經(jīng)搶占了串行通信的部分市場，而且將來會繼續(xù)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）和其它基于Web的應(yīng)用程序方面繼續(xù)搶占市場。除了適應(yīng)于IIoT，以太網(wǎng)還能與具有典型10/100 Mbps連接的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備通信。

　　標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，諸如Modbus遠(yuǎn)程終端單元（RTU）、Modbus傳輸控制協(xié)議（TCP）、EtherNet/IP、Profinet等主流的通信協(xié)議，具有與典型工業(yè)設(shè)備進(jìn)行通信的能力。客戶定制的通信協(xié)議允許控制器與使用同樣協(xié)議的非標(biāo)工業(yè)設(shè)備進(jìn)行通信。

　　為了存儲控制器程序、I/O，以及存儲應(yīng)用程序數(shù)據(jù)文件、標(biāo)簽名稱、描述等，需要合適的內(nèi)存。強(qiáng)大的CPU功能，確?？刂破骶哂凶銐虻挠?jì)算能力來滿足應(yīng)用需求，比如快速掃描次數(shù)、邏輯、數(shù)據(jù)和通信處理以及其它等功能。

　　簡單的編程，為最基本的機(jī)器和系統(tǒng)控制提供了一個(gè)便捷的環(huán)境。在這種情況下，通常使用某一種語言，如梯形圖邏輯。增強(qiáng)的編程語言提供了一個(gè)更靈活、但也更復(fù)雜的用戶界面，包括梯形圖、結(jié)構(gòu)化文本、功能圖以及指令集等各種編程選項(xiàng)。

　　內(nèi)置數(shù)據(jù)記錄，提供了將系統(tǒng)I/O點(diǎn)直接送入PLC內(nèi)存進(jìn)行存儲的能力（見圖2）。IIoT應(yīng)用要訪問大量數(shù)據(jù)，因此需要更先進(jìn)的功能，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)復(fù)制、存儲、發(fā)布、數(shù)據(jù)庫訪問、遠(yuǎn)程訪問和電子郵件推送通知等。數(shù)據(jù)和應(yīng)用安全方面的增強(qiáng)功能，可以通過用戶名和密碼進(jìn)行內(nèi)置，但它通常在控制器的上一層：如人機(jī)界面（HMI）來實(shí)現(xiàn)。最后列出的功能，在某些情況下可能是最重要的功能，就是基于系統(tǒng)平均成本價(jià)格。

　　圖2：高端PLC在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）領(lǐng)域運(yùn)行的很好，主要是因?yàn)榕渲昧藘?nèi)置數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理以及先進(jìn)的通信功能。

　　從應(yīng)用環(huán)境考量

　　根據(jù)不同的應(yīng)用需求，有的控制系統(tǒng)的功能要好于其它的系統(tǒng)，但這種判斷往往會因人和每種工作環(huán)境的不同而有所差異（見表2）。

　　表2：工業(yè)控制器在典型應(yīng)用中的性能表現(xiàn)

　　再次提醒，所有這些排名都是主觀的，對于不同的應(yīng)用，結(jié)果可能因人而異。

　　適合機(jī)器控制的PLC

　　PLC最適合和最常見的應(yīng)用可能就是機(jī)器控制應(yīng)用。PLC最初的設(shè)計(jì)，就是用于機(jī)器控制，這也就是為什么現(xiàn)在機(jī)器控制是PLC主要應(yīng)用領(lǐng)域的原因。由于模塊化PLC設(shè)計(jì)成本低、體積小、便于使用，使其非常適用于很多機(jī)器控制應(yīng)用。PLC硬件成本和軟件成本都比較低，而且編程方法簡單，使其成為原始設(shè)備制造商（OEM）青睞的選擇。

　　非常重要的一點(diǎn)，要注意PLC和PAC的功能正在重合。功能差距不斷縮小，擴(kuò)大了每種類型控制器的適用范圍。因此，下面討論的很多PAC功能，也都可以在高端PLC實(shí)現(xiàn)。

　　PAC不斷擴(kuò)大控制應(yīng)用

　　對于任何控制應(yīng)用，PAC控制器很可能都會是一個(gè)合適的選擇。利用簡單的數(shù)據(jù)記錄，PAC可以訪問控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)，對工廠進(jìn)行優(yōu)化。

　　由于具有更多的I/O點(diǎn)、更大的擴(kuò)展內(nèi)存、更高的數(shù)據(jù)收集能力，適合PAC的場合越來越廣。協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)功能以及集成視覺功能使PAC從PLC中脫穎而出，將其提升到IPC層次。

　　PAC通?？梢蕴幚矶噍S運(yùn)動(dòng)控制以及兩軸或更高層級的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。如果需要，有些PAC可以進(jìn)行環(huán)形內(nèi)插法，控制八個(gè)或更多軸的運(yùn)動(dòng)。PAC配置的高速通信，使其可以與智能視覺傳感器進(jìn)行通信，來回傳遞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這也使得在PAC內(nèi)實(shí)施視覺運(yùn)動(dòng)控制成為可能。

　　用于過程控制的IPC系統(tǒng)

　　IPC非常適合具有比例-積分-微分（PID）和其它算法控制要求的過程控制應(yīng)用。這些項(xiàng)目更復(fù)雜，往往具有更多的模擬I/O點(diǎn)數(shù)，因此通常需要更高水平的數(shù)學(xué)和先進(jìn)PID控制功能。

　　由于具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力和豐富的通信選項(xiàng)，分布式數(shù)據(jù)采集與控制應(yīng)用場合非常適合于IPC。在許多工廠中，較小的裝置系統(tǒng)通常分布在整個(gè)設(shè)施內(nèi)，一般擁有自己的基于PLC的控制，并利用這些PLC與中央IPC進(jìn)行通信。

　　混合控制應(yīng)用

　　盡管與PAC功能多有重疊，IPC仍然非常適合批量和連續(xù)過程控制，以及與自動(dòng)化機(jī)器一起協(xié)同工作，從原料進(jìn)入到產(chǎn)品輸出，形成一個(gè)完整的生產(chǎn)制造過程。在整個(gè)工藝過程內(nèi)，這些應(yīng)用的控制系統(tǒng)，可以連接位于多個(gè)裝置內(nèi)的擴(kuò)展應(yīng)用，也可以使用多個(gè)協(xié)調(diào)處理器.

　　選擇最優(yōu)控制器，從應(yīng)用開始，需要考慮很多因素。很多應(yīng)用程序可以通過PLC、PAC、或IPC控制，但通常會有某種控制器最適合?；ㄙM(fèi)一定的時(shí)間，為應(yīng)用程序選擇合適類型的控制器，就可以獲得最簡單、性價(jià)比最好的控制系統(tǒng)。