当今,人们在自动化控制的环境和应用过程中会越来越多地遇到PC。大多数情况下,它们担负着制造执行系统(MES)中的操作和监控、数据处理或连接的任务。除此之外,对于每种任务来说,PC还都是一种理想的开放式平台。
PC一个较大的优点就是其近乎无限制的存储器容量,这使得其在大量数据云集的自动化领域的应用更具有吸引力。例如,当智能外围设备必须传输越来越复杂的状态数据、配置数据和参数数据时,或者要求控制质量较高时,其优势更加明显。
在这种情况下,如果PC同时还用于中央控制任务,基于PC的自动化控制解决方案将不仅仅是性能变得更为可靠,而且还可以节省硬件和敷设电缆的大量费用。
插槽式还是柔性化?
如果对实时控制的要求较低,使用软件PLC(可编程控制器)就足够了,它可直接安装在Windows NT系统中。对于要求较高的确定性任务来说,可使用带实时扩展子系统(VenturCom)的WinAC RTX版。现在VenturCom已经扩展并制订了实时系统Quasi标准,作为Microsoft的指定供应商,Venturcom为了将来的技术革新,与Windows NT也进行了兼容。如果对可靠性和控制性能要求较高,建议使用插槽式PLC,通过自有操作系统控制,并且能够确保数据存储和精确的重新启动。对于投资的安全性来说,所选解决方案最好能使用户程序在改变要求时,能从一个软件PLC毫无问题地传送到一个插槽式PLC或一个可编程控制器上。如果是一般的设计要求,当然也要要求PC能够与小型控制设备或智能现场设备协同。
基于PC的自动化的理想选择:Simatic WinAC
基于PC的自动化Simatic WinAC(视窗自动化中心)可以保证做到这一点,因为WinAC是全集成自动化的组成部分。使用Step 7语言编程的应用程序,如果需要的话,可以从PC机上被毫无改变地传送到可编程控制器上。一次写好的程序可以根据最终客户的需要,不用转换就可在可编程控制器或PC上运行。用户在使用HMI软件操作和监控时,如Simatic ProTool/Pro和WinCC,也将会从全集成自动化的通用性中受益,因为其设计软件和编程软件也使用相同的数据平台,如Step 7。
Simatic WinAC可作为软件PLC用于数据采集自动化任务,或作为插槽式PLC用于确定性、安全性要求较高(WinAC插槽式412型或者416型)的任务。目前使用VentureCom实时核心部件、基于软件PLC的实时解决方案已由用户首次进行了测试。
WinAC插槽式412型PLC在功能上相当于Simatic S7-412型,WinAC插槽式416型在功能上相当于Simatic S7-416型。这两种插槽式PLC都可在任何PC中安装。在基本配置中,即在没有数据缓冲的情况下,就只需一个PLC插槽即可。并且如果插槽式PLC可以不受PC控制独立运行,只需要选择一个电源板就够了(PS扩展板)。
基于PC的自动化Simatic WinAC的最佳硬件平台是Simatic工业PC,其机械强度和电磁兼容性能使它完全适用于工业,并且允许直接在机器上运行。工业PC与办公PC不同,一般都提供有备件。
运动控制和其他技术功能的集成
许多自动化控制任务中都涉及到运动控制,如果要进行非常复杂的计算,例如复杂的算法或几轴联动时需要考虑许多因素,而现在在PC上就可轻松实现,前提是要具有一个实时操作系统,使得通过PC(以下也称为MC插接板)就可实现运动控制,同时功能强大的内部PCI总线也确保了所需要的较高的响应速度。对于这种控制任务来说,安装有实时操作系统的基于PC的解决方案将具有较大的效率和成本优势。
对于较复杂的局部任务解决方案如摇摆、剂量分配或运动控制,许多编程人员更偏爱使用高级语言,如C/C++语言,相关的控制功能块一般必须从专门的供应商那里才能获得。这种在市场上可买得到的用户功能块,同样要求PC应如数据处理程序一样,作为一个集成平台。
为了将不同的技术解决方案,例如MC解决方案,捆绑在控制程序中并能协同运行,必须使用通用开发工具。带有开放性开发工具包(Open Devetopment Kit,ODK)的Simatic WinAC便是这样一种工具。使用这种工具,任意用户程序和PC插接板都可集成在控制器的调用循环中。这样,就可以进行快速、同步的数据交换。
PC也可应用于非工业开发领域:例如超市或停车场中的监控摄像机。它们首先可以减轻各种工业设备或技术非常欠缺地方的维修和保养人员的工作量。类似的,这也适用于办公领域的交叉区,相比较而言,PC价格较便宜,不用再通过工业通讯系统的接口,例如Profibus或AS接口就可连接这种自动化解决方案的组件。对于每一种自动化控制任务,在市场上都可通过选择PC的硬件和软件找到一种在技术上和经济上都可谓是量身定制的解决方案。
集成全世界所有业务过程
与制造执行和企业资源计划系统的连接,使基于PC的自动化解决方案意义非同寻常。使用Windows作为操作系统,使用TCP/lP做为办公环境的通讯标准,PC可以在自动控制和管理平台之间建立一种最好的接口,这将使OPC接口和ActiveX控件存取过程数据变得更为简单。
最终PC还是最适宜应用于自动化控制平台:通过Internet/Intranet,连接全世界信息流中的制造过程。现在已经实现了通过Internet技术操作和监控设备,需要时还可以通过传统的浏览器访问控制信息,由此,在本地就可以及时地排除故障,减少维修工作量。通过因特网,还可定购设备备件,降低库存和任务准备成本。
无限制的自动化解决方案
由于PC的效率和PC的多才多艺,PC在自动化控制领域中的应用迅猛增长,基于PC的自动化解决方案每年大约增加20%。基于PC的自动化Simatic WinAC和Simatic工业PC为自动化控制领域提供了一种崭新的发展机遇。PC越来越多地承担着控制任务或协同下级小型控制器或智能现场设备的控制任务,另外,随着因特网技术的应用和所有业务过程的集成发展,PC在工业领域中的应用具有广阔的发展空间。