哪种于工业自动化、PLC和工业PC的二控系统硬件

自动化是提高工厂产量和降低制造成本的关键因素之一。继电器、PLC 和工业 PC (IPC) 等技术进步正在推动改变机器和人类交互方式的工业自动化。本文将讨论工业自动化中广泛使用的两种控制系统硬件,PLC和工业PC。我们还将根据您的应用需求讨论哪种类型的双控系统可能最适合。

什么是 PLC?

可编程逻辑控制器 (PLC) 广泛用于制造工厂的流程自动化。早在 1970 年代,PLC 就改变了自动化系统的游戏规则。 PLC 旨在取代电气面板和开关盒。随着时间的推移,PLC 已升级为更强大的设计、可扩展的功能和可编程系统。此外,PLC 的编程语言(称为梯形逻辑)允许 PLC 高度可定制以实现机器自动化。这种坚固性和多功能性使 PLC 成为替代旧继电器和开关盒的热门选择。

什么是工业计算机?

随着半导体芯片的指数级进步,个人计算机 (PC) 的发展也是如此。随着计算机芯片变得更强大、更小、更便宜,工业计算机在自动化行业中越来越受欢迎。工业 PC 可以涵盖 PLC 提供的监控,但具有更多的工作负载,例如 HMI、网关、AI 应用程序等。得益于 GPU、TPU、VPU、NVMe SSD 等性能加速器,工业 PC 能够执行这些工作负载的组合等。能够整合工作负载减少了他们在工厂车间的硬件占用空间。普通计算机和工业计算机具有非常相似的基本组件,例如 CPU、RAM、SSD 和 GPU。然而,工业计算机的制造和设计能够承受极端环境条件,从极端温度到冲击和振动暴露。当暴露在一些恶劣的环境中时,普通的 PC 会很快出现故障。使工业 PC 极其坚固的一些设计和构造材料包括无风扇设计、一体式机箱和工业级材料。此外,工业计算机被广泛使用。它们不仅支持最新技术,还支持工厂自动化中常见的传统技术,如串口、COM、M12 连接器、DIO、GPIO 等搞自动化要学计算机编程语言吗,导致工业 PC 在制造自动化中的快速增长。

工控机和PLC有什么区别?

1.操作

PLC 有一个实时操作系统,可以持续监控来自连接设备的输入,然后根据其程序执行决策命令。此外,PLC 的操作系统 (OS) 旨在执行与控制相关的任务。因此,PLC 通常不需要防病毒程序或注册表清理程序,这会增加运行期间的处理吞吐量。

工业 PC 可以执行与 PLC 相同的任务,但它们的操作系统使它们能够运行 PLC 无法运行的各种应用程序和程序。有了这些特性,IPC 不仅仅用于控制目的。工业 PC 可以整合工作负载,减少硬件占用空间。但是,IPC 的操作系统(例如 Windows 和 Linux)容易受到网络攻击,但当前的防病毒软件和防火墙已经足够先进,可以降低这种风险。

2.编程

工业 PC 和 PLC 之间的下一个区别是程序的开发和执行方式。 PLC 通常实现基于扫描的程序执行,而工业 PC 通常是事件驱动软件。例如,PLC 软件逻辑在 IEC 61131-2 标准中指定,例如梯形逻辑或其他专有供应商语言。相比之下,工业 PC 在使用 C/C++/.NET 等编程语言的知名 Windows 或 Linux 操作系统上运行。因此,工业 PC 因其在开发人员中的流行而更易于编程。与梯形逻辑相比,它们还允许系统与更多的机器和设备进行交互,而梯形逻辑需要特殊的培训才能学习,这要归功于 C++ 等通用编程语言。

3.安全

安全性是制造自动化的缺点之一,如果不认真对待,公司可能会损失很多。工业系统应解决两个安全基础。首先,阻止来自未经授权的外部访问的攻击。其次,基于用户的权利或指定来限制用户的访问。过去,众所周知,PLC 对恶意软件攻击免疫。然而,一些攻击者开始开发针对 PLC 的恶意软件,就像 Stuxnet 在他们的 Siemens PLC 遭到入侵时发生的那样。尽管如此,工业 PC 也容易受到恶意软件的攻击,需要对软件防病毒或硬件模块进行全面保护。部分工控机使用主板内嵌的 TPM(Trusted Platform Module)2.0 来加密数据。

4.质量

就构建质量而言,PLC 和工业 PC 都设计用于在极端环境中运行。由于工业 PC 不同于普通的台式计算机或工作站,工业 PC 非常坚固耐用。以下是工业 PC 的一些工业特性:

无风扇设计

宽温度范围

抗冲击和振动

高IP等级

可扩展模块

具有传统技术支持的丰富 I/O

就构建质量而言,PLC 和工业 PC 是绝配。然而,工业 PC 因其紧凑的尺寸而胜出。 PLC 通常体积庞大且安装选项有限。一些PLC在安装时也会过热,因为它们的散热受到阻碍。相比之下,工业 PC 相对较小,并具有多种安装选项,包括 VESA 安装、机架安装和 din-rail 选项。此外,部分工控机配备电源点火管理功能,可部署用于车载应用。

5.扩展功能

PLC 和工业 PC 都需要控制各种设备进行控制、监视和通信。因此,PLC 和工业 PC 都配备了多个 COM 端口和其他 I/O 功能,包括传统技术。一些常见的工业通信协议有 CANbus、Modbus、Profibus、EtherCAT 和 EtherNET/IP。虽然两者都可以支持这些技术,但大多数 PLC 已经内置了它们。另一方面,工业 PC 内置了扩展槽以增加其多功能性。因此,工业 PC 对其可处理的 I/O 数量有着更高的门槛。此外,工业 PC 具有各种 COM 端口、LAN、USB 和 HDMI 端口。这些功能使工业 PC 能够整合来自不同硬件的工作负载,而不仅仅是 PLC。例如,工业 PC 可以自行运行 HMI 应用程序,而 PLC 需要单独的 HMI 应用程序才能在显示面板上显示任何内容。使工业 PC 更加特别的是它们能够支持从无线网卡、5G 模块、SSD 存储到 GPU 加速器的无数扩展。

6.处理能力和存储

PLC 是用于自动化控制的强大控制器,因为它们的微处理器专为特定功能而设计。 PLC 可以管理高速 I/O,并且可以毫无问题地处理较小的自动化应用程序。然而,自动化项目正变得更加先进和计算密集。这就是工业 PC 的用武之地。工业 PC 使用更多的存储空间和完整的处理器,例如可以运行计算和存储密集型应用程序的工作站计算机。此外,借助 GPU、TPU、CPU 和 VPU 等性能加速器,工业计算机可以与机器视觉应用程序协作执行智能计算,如智能装配线上的计算。

7.成本

简而言之,PLC 和工业 PC 的成本比较是,对于较小的应用,PLC 成本较低,而工业 PC 的初始成本较高。然而搞自动化要学计算机编程语言吗,随着应用程序变得更加复杂和计算密集,PLC 的累积成本可能会超过工业 PC。虽然 PLC 的初始成本更便宜,但当需要额外的计算能力或外围设备时,价格会呈指数增长。相比之下,工业PC的初始成本较高,但当计算能力和扩展性需要升级时,成本要低得多。

如何选择工控机和PLC

当您为工业自动化系统选择可编程控制器时,PLC 和工业 PC 都占有一席之地。 PLC 更适合运行具有严格功能的小型自动化系统。此外,PLC 坚固、经济且高度安全,适用于工业部署。另一方面,工业 PC 是对计算和存储有高要求的解决方案的理想选择。对于需要控制器多功能性的复杂任务,工业 PC 提供较低的总拥有成本 (TCO)。 PLC 是安全的,因为它们没有无线连接,工业 PC 也因为当今的网络安全软件而同样安全,而行业标准的硬件非常可靠。一些应用程序可以在其操作中同时使用 PLC 和工业 PC,以平衡彼此的成本和收益。最终,这取决于您的制造过程中实现了哪些功能。

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