今天我們來討論一下大型PLC和中型PLC的本質區別。很久以來PLC行業對于大型PLC和中型PLC的定義源自于IO點數處理能力:256-2048點之內稱之為中型PLC,而2048點以上的PLC則稱之為大型PLC,但我認為真正中型PLC和大型PLC的技術門檻在于控制器的冗余技術。
我們來看看曾經那些輝煌的PLC之神
以下僅以三款經典PLC作品為例:AB的PLC5,莫迪康的984,西門子的S5。
1.AB的PLC5系統
2.莫迪康984系統
3.西門子的S5系統
我們可以看到這些曾經封神的大型PLC系統,在當年那點少得可憐的內存和一根筋的CPU處理能力,在IO點數上恐怕都無法和現在的一些中型PLC系統相匹敵,但他們之所以能夠成為大型PLC的代表,是因為他們在冗余技術上的處理能力,能夠讓PLC系統承擔不間斷的控制任務。
現在流行的大型PLC冗余技術上的區別
西門子S7-1500分為R/H的區別,冗余切換時間為300ms和100ms,R系統是通過CPU結合Profinet實現CPU冗余,而H系統是通過同步模塊+光纖實現CPU冗余,這個才是真正冗余系統。
常年使用PLC的用戶非常清楚:多數PLC的主循環的周期默認為150ms,在150ms中需要處理所有的控制邏輯之外,還要同步輸入和輸出的IO鏡像,同時還要響應中斷發起的請求,所以如果想要完成PLC的CPU的冗余,理論上冗余切換時間要在100ms。如果是過程控制系統,均是PID、AI/AO和輔助邏輯的情況下,也是可以放開在500ms以內的。
國產大型PLC的主要3個品牌
和利時的LK、匯川AM600和藍普鋒RPC3000,在冗余技術上的特點。
1.和利時的LK
在冗余技術上采用同步模塊,冗余切換時間為130ms,雖然沒有控制在100ms之內但可以滿足大多數場景需求。
2.匯川AM600
并不支持冗余技術,可能是定位中型PLC,且面對運動控制的場景吧。
3.藍普鋒RPC3000
在冗余技術上采用同步模塊,冗余切換時間為100ms,可以滿足大型PLC的復雜控制場景。另外,我覺得最驚奇的是此款PLC還能支持一個機架下2塊CPU的冗余(聽上去像不像西門子400H系統)。此架構是采用背板作為同步總線。
3.1同機架下CPU冗余架構
3.2不同機架下CPU冗余架構
既然都講到這里,那我們再看看,國產藍普鋒大型PLC RPC3000的技術特點:
1
全冗余方案,所謂全冗余就是包括CPU冗余、通訊冗余、電源冗余,為什么沒有IO冗余呢?因為只有ESD或者SIS才要求IO冗余。
2
IO模塊可帶電插拔,對于大型PLC來說是非常重要的控標指標,因為這個指標可以直接隔離低一個檔次產品殺入重圍。為什么說是控標呢,因為實際操作中很少運維人員,“找死”式在線插拔或者更換IO卡,熱插拔端子倒是常見,但IO模塊熱插拔,您慎重點吧……
3
CPU直接上到600M-1G,可以跟586的PC機“PK”了, I/O容量可擴展 40000個數字量、2500個模擬量,這兩個參數雖然沒有什么實質意義,但從2500個模擬量可以看到已經比艾默生DCS單塊CPU能力都強了。這個明顯是要搶DCS的生意。
4
運算速度快,單指令運算周期僅為10ns,這個參數是讓我們知道這個系統不僅僅是要搶DCS的生意,還要搶離散自動化的生意呀!
5
通訊能力強,CPU模塊自帶2路以太網和2路RS485,支持多種通訊協議,包括TCP/IP、Profinet、Profibus-DP、Modbus、自由協議等。
6
支持多種調度方式,包括連續任務和周期任務,周期任務最快可達10ms,同時可以滿足過程控制和邏輯控制的需求。
7
擴展模塊均為智能化模塊,可診斷至通道級。這一點對于大型PLC系統至關重要,如果不能滿足這一點,基本上就和DCS系統差一個等級。
8
良好的電磁兼容性,現場到系統、通道間均具有完備的隔離措施。通道隔離是為了讓系統更加皮實,別一個路對地或者高電壓竄入,就整個卡件廢了。
9
實用的SD存儲功能,方便數據備份和工程恢復。PLC的數據安全必備條件,同時也是等級保護2.0對于PLC系統的要求。
10
編程軟件符合IEC61131-3國際標準,支持LD、IL、FBD、ST、SFC等編程語言。這里要說一下,小型/中型PLC更多是使用梯形圖和ST,但在大型PLC系統上就會出現大量混合編程,SFC+FBD的結合大量出現,是不是很像DCS的樣子……
對于此大型PLC有哪些IO卡和非冗余CPU以及部分詳細參數,可以見下表:
從參數表上來看,此款大型PLC除了在IO通道還缺少Hart或者Io-Link支持,和對外通訊上缺少Ethernet/IP通訊以外,已經算是良心產品了。
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原文標題:冗余技術是中型和大型PLC的門檻
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