可編程邏輯控制器(PLC)的最初使命相比，自動(dòng)化控制器的功能已經(jīng)要遠遠多于代替繼電器?，F在，控制器能夠集成邏輯、運動(dòng)、機器人，以及與其它機器和管理系統進(jìn)行通信。性能可以從簡(jiǎn)單設備到多核處理器不等。
傳統的PLC、可編程自動(dòng)化控制器(PAC)和工業(yè)控制計算機(IPC)之間的區別主要與處理能力和性能相關(guān)，不過(guò)現在它們彼此之間的界線(xiàn)正在逐漸模糊。由于遵循國際電工委員會(huì )(IEC)61131-3編程規范，控制軟件取得了一定程度的標準化。在后臺運行的強大的實(shí)時(shí)操作系統，避免了對基于MicrosoftWindows操作系統的依賴(lài)。因此“基于IPC的控制”一詞，如果改為“基于Intel或基于A(yíng)MD”可能更精確，可以反映所使用的強大的主流處理器。
由于現在的自動(dòng)化控制器除了進(jìn)行邏輯處理外，還可以做更多其它事情，PLC可能是一個(gè)過(guò)時(shí)的術(shù)語(yǔ)。因為所有的自動(dòng)化控制器都是可編程的，PAC中的“P”也似乎是多余的?？刂破骰旧鲜怯嬎銠C，可以在同一個(gè)處理器上運行多個(gè)操作系統(實(shí)時(shí)、MicrosoftWindows和Linux)。IPC可用于控制、數據采集以及不斷出現的新任務(wù)，比如邊緣計算。
傳統的PLCI/O通信響應時(shí)間，取決于網(wǎng)絡(luò )性能、節點(diǎn)數、通信量、CPU性能和CPU負載；采用更嚴格的集成和開(kāi)放IEC61131技術(shù)的設計，集中軟件管理和分散的程序執行，可以提高性能。
控制器功能的考量
在相同的軟件環(huán)境、相同的程序中，運行在同一個(gè)處理器上，協(xié)調所有機器的功能，正在變成一種流行趨勢。這需要機器功能同步，并且采用模塊化代碼結構，使得有組織的、有凝聚力的方法成為可能。盡管如此，有些領(lǐng)域卻并不需要那么多集成控制，例如簡(jiǎn)單的應用程序，就沒(méi)有擴展計劃。應用的復雜性和性能需求決定了控制器的規格。選擇控制器的時(shí)候有很多因素需要考慮，根據應用的不同，您可能需要對下面的注意事項進(jìn)行考量。
●邏輯
對邏輯控制的基本需求，是為什么我們繼續將自動(dòng)化控制器稱(chēng)為PLC的原因。PLCopen是一個(gè)組織，它負責維護和擴展IEC61131-3編程標準的范圍，并管理大量的知識、培訓和庫。該組織的活動(dòng)，遠遠超出邏輯控制的范圍，包括運動(dòng)、安全、OPC統一體系架構(UA)、XML等。
●多軸運動(dòng)
根據應用的復雜度和運動(dòng)的同步性等需求的不同，自動(dòng)化控制器可以控制數十甚至數百個(gè)運動(dòng)軸。隨著(zhù)摩爾定律和行業(yè)標準的發(fā)展，不再需要有專(zhuān)用運動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的獨立運動(dòng)或機器人控制器。
●網(wǎng)絡(luò )安全
在北美，硬接線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )安全仍然是首選。網(wǎng)絡(luò )安全設施與控制機器的設備運行在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )上，已被證明為一個(gè)行之有效的控制功能。
網(wǎng)絡(luò )安全的實(shí)現，可以從控制處理器上的冗余內核，到單獨的安全控制器，再到小型系統中的安全輸入/輸出(I/O)來(lái)實(shí)現。網(wǎng)絡(luò )安全還延伸到運動(dòng)安全和機器人功能，允許機器以安全模式運行，而不是直接關(guān)閉，從而可以提供卓越的運行效率。
●機器人集成
同一自動(dòng)化控制器可以集成多個(gè)Delta機器人、SCARA機器人、鉸接式和龍門(mén)式機器人，以及其它機器功能。此外，還可以在IEC61131-3兼容環(huán)境中執行運動(dòng)功能。由于內置了堆垛算法到裝配模式，專(zhuān)用機器人控制器可以持續提供有價(jià)值的功能。
●機器監控
監視機器的運行狀況，是預測維護計劃和減少計劃外停機的關(guān)鍵一環(huán)?？刂破骺梢耘c各種現有的傳感器(如溫度探頭和加速度計)相結合，以監測實(shí)際情況。在發(fā)生災難性故障之前，機器監控還有助于檢測異常。能量監測也可應用于壓縮空氣的使用，加熱器和烘干機中的天然氣使用，以及用于工藝過(guò)程中水的使用等。
●數據處理
自動(dòng)化控制器可以是網(wǎng)絡(luò )、OPCUA服務(wù)器和客戶(hù)端。它們具有收集工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)數據的功能，并可以從云端或終端接收指令以?xún)?yōu)化過(guò)程。自動(dòng)化控制器通常將數據發(fā)送到制造執行系統(MES)、企業(yè)資源規劃(ERP)、整體設備效率(OEE)、可信平臺模塊(TPM)和產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件。在IIoT環(huán)境中，接受有用的分析數據也非常重要。
●自動(dòng)配置
以前，更換新組件(如驅動(dòng)器)必須手動(dòng)為設備確定和加載正確的固件版本?，F在，自動(dòng)化控制器可以在無(wú)需人工干預的情況下，自動(dòng)讀取設備并提醒技術(shù)人員進(jìn)行必要的調整。
●通信能力
如今，即使是低成本的控制器也有一個(gè)或多個(gè)以太網(wǎng)通信端口，可與HMI、管理系統、編程和其它非時(shí)間關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行通信。對于控制器來(lái)講，支持某種特定類(lèi)型的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如EtherNet/IP、EtherCAT、Powerlink、Profinet等，以便組建確定性網(wǎng)絡(luò )，已經(jīng)是很常見(jiàn)的。遺憾的是，目前還沒(méi)有一個(gè)獲得普遍認可的工業(yè)以太網(wǎng)標準，可以提供適合機器控制的高速、確定性的通信。
不過(guò)，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )(TSN)的發(fā)展帶來(lái)了很大的期望。TSN與OPCUA和OPCUA發(fā)布訂閱（Pub-Sub）一起，將給IEEE802系列以太網(wǎng)標準帶來(lái)更多的確定性。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟為其搭建了一個(gè)試驗臺，已經(jīng)有多個(gè)工業(yè)自動(dòng)化供應商參與其中，以證明TSN在機器到機器通信方面的可行性。
TSN是很重要的，這主要是因為要使IIoT能夠運作，需要在工廠(chǎng)、企業(yè)范圍內和云端上實(shí)現不同控制平臺之間通信的互操作性。如果需要串行接口，則應專(zhuān)門(mén)定義，因為目前串行通訊使用的較少。
●安裝形式
以下是3種最常見(jiàn)的自動(dòng)化控制器的安裝形式。
1）IP20，機柜安裝:這是傳統PLC常用的安裝形式，有一個(gè)單獨的HMI，通常使用整體、背板/軌道安裝I/O，或遠程安裝的I/O模塊。
2）IP65/67/69K密封，基座或前面板安裝:這種形式集成了HMI和控制器，并采用搖臂型安裝，可以充分發(fā)揮器人體工程學(xué)優(yōu)勢，因此變得越來(lái)越流行。
除了控制，這種形式還可以集成PC功能，以運行各種MicrosoftWindows應用程序，比如HMI，盡管基于Web的HMI的趨勢越來(lái)越明顯。與類(lèi)似的控制器相比，基座安裝的控制器往往比面板安裝更昂貴，需要不銹鋼擋板，以及更高的密封要求。
3）IP20，機柜式工控機，配置獨立的HMI:就像集成形式一樣，這種形式還可以作為一個(gè)具有實(shí)時(shí)操作系統、各種計算機操作系統和網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的控制器?？刂破骺梢允仟毩⒌?，工業(yè)計算機專(zhuān)門(mén)用于非控制任務(wù)，如邊緣、霧或云計算。歷史庫、序列化和視覺(jué)檢查也是常見(jiàn)的應用。
先進(jìn)的自動(dòng)化供應商可以為用戶(hù)提供滿(mǎn)足不同需求的PLC產(chǎn)品范圍，例如從配置固定I/O的微型PLC，到中檔PLC，再到能夠處理數以千計的I/O的模塊化PLC系統。
●可擴展性
雖然軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境通常與硬件（超小、微型、中型和大型PLC）相關(guān)，但它也有可能在獨立于硬件的開(kāi)發(fā)環(huán)境中工作。這意味著(zhù)首先可以為項目編程，然后再去選擇或更改控制硬件。這種靈活性可擴展到馬達和驅動(dòng)器類(lèi)型。低端的步進(jìn)或變頻器可與高端伺服共享相同的程序。當一系列設備的設計旨在允許復用關(guān)鍵軟件元素時(shí)，可擴展性的要求就尤為關(guān)鍵。
●CPU性能
從低端到多核處理器有多種類(lèi)型可供選擇，但它們的性能彼此會(huì )有重疊。因此，建議與技術(shù)提供商的技術(shù)支持和銷(xiāo)售工程師團隊合作，為預期的應用需求選擇最佳的性?xún)r(jià)比方案，因為他們更了解自己的產(chǎn)品。
理想情況下，處理器應具有可擴展性，控制軟件才能兼容控制器產(chǎn)品線(xiàn)上的所有產(chǎn)品。自動(dòng)化技術(shù)供應商會(huì )對重要組件準備充足庫存，以確保產(chǎn)品的可用性，并為替代品提供遷移服務(wù)。
此外，還要確定是否需要靜音操作，以及安裝控制器的預期環(huán)境溫度。其它散熱選項包括風(fēng)扇、空調、散熱器和水冷等。
●內存
固態(tài)內存在自動(dòng)化控制器、可移動(dòng)介質(zhì)（如C-Fast卡）以及對成本更敏感的永久安裝的應用中已經(jīng)非常流行?？梢苿?dòng)內存的優(yōu)點(diǎn)是可以輕松地替換它，便于制作和存儲備份，并且很容易擴展內存容量。
但是，在使用工業(yè)存儲卡時(shí)需要小心，并確保媒介符合應用所需的規格。不同的存儲類(lèi)型，具有不同的使用壽命，這取決于讀寫(xiě)周期。這也是一個(gè)需要和自動(dòng)化供應商討論的話(huà)題。