可编程逻辑控制器 PLC在物联网中的作用

很多朋友对可编程逻辑控制器，，PLC在物联网中的作用不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

可编程逻辑控制器(PLC)是一种工业计算机，它可以执行以下任务：监视和控制工业自动化应用程序执行与测试和测量相关的任务，以及执行超出本文所述范围的过程功能(包括与HVAC系统相关的功能)。

PLC接收并处理来自传感器和输入设备的数据，然后根据逻辑做出决策，并向机械或电气系统发送控制指令。PLC是一个嵌入式系统，它结合了计算机的处理器、存储器和输入/输出(IO)设备。——非常类似于基于硬线连接和PC逻辑的竞争继电器逻辑。

就外观而言，今天的PLC有各种风格，从具有集成芯片(IC)形状的非常简单的计算机到安装在多个机箱中的大型机架控制器子组件的集合。更简单的基于微控制器的PLC或使用片上系统(SoC)的PLC可以实现非常高的可靠性，并以非常小的输入功率运行。相比之下，最复杂的PLC已经模糊了PLC和通用计算机之间的边界，用于实时工业控制。

.虽然前者还是强调可靠性和实时性。

PLC最初被设计成直接取代基于继电器和鼓序列器的硬连线控制逻辑。这些早期的PLC只需要将输入转换成输出，就可以执行基本的操作。任何需要比例积分微分(PID)控制的机器任务都由外部模拟电子设备执行。现在，PID控制甚至更复杂的操作都是PLC指令集的标准。

事实上，随着时间的推移，PLC的预期功能也在不断增加。因此，今天的许多PLC相当复杂，可以执行复杂的自适应程序。由于摩尔定律，半导体芯片的功率在增加，但尺寸在缩小，这使得更小的控制器比以往任何时候都更智能。在运动控制、视觉系统和通信协议的全力支持下，这一趋势还将继续。

在PLC尺寸方面，一些可编程自动化控制器(PAC)将PLC与PC集成，以取代PLC和专有控制系统(以专有编程语言运行)，以适应一些应用。如今，更多的PLC也被集成到人机界面(HMI)中。

今天的工业自动化依赖于机器反馈、操作数据和数字设备之间复杂的互连。控制数字设备。运行高级功能——，例如与IIoT连接和机器重新配置相关的功能。使人们能够在各种机器和操作条件下做出决策。提高整体生产率和工件质量。这种自动化设备包括不同的信息系统来存储、处理和服务这些数据。

物料需求计划或制造资源计划(MRP)系统提供生产计划、进度、财务和库存控制信息。相比之下，历史数据系统保存来自传感器和仪表的时间序列数据，这些数据可用于绘制图表，并帮助操作员和管理系统了解和处理自动化趋势。统计过程控制(SPC)是一个历史数据库应用程序。

人机界面(HMI)是机器控制面板(或以无线方式连接到移动设备的模块)，方便操作人员查看数据和发出指令。与HMI功能密切相关的是监控和数据采集(SCADA)系统，它可以实时控制和监视自动化机器、HMI和历史数据库之间的交互。SCADA是一个HMI，它可以控制许多机器。和显示与多个设备相关的数据。

制造执行系统(MES)包括运行计划和数据采集功能。在某些方面，该系统可以被视为介于MRP和SCADA之间，并与它们重叠。

企业资源计划(ERP)系统集成了与制造业相关的MRP、MES、产品生命周期管理(PLM)和CRM信息系统。ERP系统可以是处理所有这些功能的单一软件套件。或者是连接多个供应商的专业应用程序的核心ERP系统。通常，只有高级管理人员与ERP交互。——在一个特定的大型企业中，大多数人与其中一个组件系统进行交互。

PLC的操作水平通常低于这些信息系统。PLC向机器、电机和传感器发送和接收信息。您还可以与上层信息层交互，向历史数据库或SCADA发送数据，或从SCADA或HMI接收控制输入信息。更复杂的PLC也可以执行SCADA和历史数据库功能。甚至在越来越多的情况下执行HMI功能。图：PLC的操作水平通常低于自动化信息系统。(来源：乔迪穆埃拉尔)

请注意，PLC不仅涉及自动化：它还用于控制测试平台(产品开发)和实验室测量任务。如上所述，自动化通常强调诊断，并要求PLC执行决定性的实时操作，以获得真实的结果。相比之下，在测量任务中使用的PLC强调快速和准确地实现测量采集和其他形式的数据采集。

对于机器自动化任务，PLC依赖于实时处理，其中输入和响应输出之间的延迟以毫秒计。除了最简单的PLC功能，其他都需要一个实时操作系统(RTOS)。尽管许多PLC仍然使用专有操作系统，但人们对开放标准操作系统越来越感兴趣。例如，VxWorks是一个专有的实时操作系统，已被广泛授权用于工业控制。包括库卡和ABB在内的几家领先的机器人制造商正在使用该操作系统。

或者，FreeRTOS，一个在MIT开源许可下免费发布的开源变体。FreeRTOS包括各种物联网(IoT)库，适用于广泛的自动化应用。详见文章Digi-Key 《使用 Amazon FreeRTOS 快速、安全地将设计与云端连接》。

对于测试和测量任务，PLC依赖于实时处理，其中现场设备测量与其数据收集之间的延迟以毫秒计。工程师别无选择只能采用接口转换器和传输通道系统的时代已经一去不复返了。现在，外围智能设备和I/O组件通过数字和模拟输入改进并简化了信号采集功能。

今天的工程师也有了更多的选择。这些选择基于标准化的接口、具有跨制造商兼容性的可互操作组件。

只需要考虑具有集成PLC功能的I/O组件。这些产品兼容运行Windows或Linux操作系统并具有以太网连接功能的可配置人机界面——，但不方便对产生低压模拟信号的现场设备进行重新校准，或者不为这类设备提供模拟I/O。该I/O组件还可以与专门设置的PLC结合使用，该PLC专门设置为从远程I/O设备收集数据。通过板载I/O直接从传感器收集数据.

T7多功能数据采集设备(DAQ)包括以太网、USB、wifi和Modbus连接功能，可与各种现场设备、工业人机界面和PLC配合使用。特别是，Modbus/TCP连接通过各种第三方软件和硬件选项提供可控性，实现开放性和灵活性，进而允许工业系统架构师和R&D工程师在不考虑供应商的情况下选择数据采集和自动化应用。

当然，PLC不是机器自动化或测试测量的唯一选择。随着所有工业控制变得越来越复杂，一些供应商将一些硬件归类为可编程自动化控制器(PAC ),以显示其具有更强的功能。在许多情况下，一块硬件上会有多个处理器。实际上，PLC的复杂度越来越高，所以对于某些执行PLC功能的硬件何时构成PAC，并没有硬性规定。

大多数PACs集成了PLC和PC的功能，并被用作复杂的自动化系统，其特征在于多个基于PC的应用程序、HMI和历史数据库。一个明显的区别是，PAC更容易被开发人员采用，因为它具有比传统控制技术更开放的体系结构。

然而，今天的另一种选择是模块化PLC。该PLC由执行不同功能的模块组成。所有PLC必须包括CPU模块，包括运行操作系统和程序的处理器和存储器。此外，它可能包括独立的电源模块和附加的输入/输出(I/O)模块。PLC可以包括数字和模拟I/O模块。网络通信可能需要另一个模块。

PLC可集成——。所有模块都集中在一个箱子里，也可以是模块化的。集成PLC的结构更紧凑，但模块化PLC的功能更多，通常允许多个模块通过直接相互插入或使用公共机架作为总线来轻松连接在一起。每个模块根据其在总线上的位置进行寻址。虽然机架的物理支撑可能符合DIN和其他标准，但数据总线通常是PLC制造商的专利。PLC在物联网中的作用

随着人们对工业4.0(也称为IIoT)的兴趣越来越大，工业用户越来越希望使用互联网协议将他们的工业控制器连接到连接公司的网络。这意味着使用传输控制协议(TCP)和互联网协议(IP)或简单的TCP/IP进行通信。然而，IIoT的趋势不仅仅与互联网协议的使用有关。而且还和机器学习、大数据有关。

随着PLC功能越来越强大(更先进的控制使PLC功能成为一大特色)，它有了更多的主机功能如视觉系统。互联网连接还允许工程师(通过系统PLC)使用基于云的算法来处理极其庞大的数据集(也称为大数据)，并实现机器学习。

在实际应用中，控制自动化技术的EtherCAT在这种IIoT PLC功能上表现良好。这是一种基于以太网的通信协议，适用于周期时间小于0.1毫秒的实时控制应用。——是最快的工业以太网技术，可以以纳秒的精度同步。另一个重要优势是EtherCAT网络拓扑结构灵活，不需要网络集线器和交换机。设备可以简单地以环形、线形、星形或树形结构连接在一起。

PROFINET是具有类似功能的竞争性标准。

结论当前日益复杂的数据收集和工业控制趋势将继续下去。这意味着工业自动化、测试和测量中使用的PLC将越来越像PAC。并与SCADA和历史数据库集成。互联网协议和开放标准，如EtherCAT，也已经稳定地用于PLC通信。这种联系反过来将刺激市场使用更多的工业4.0技术，如大数据分析和机器学习，部分原因是它可以将所需的处理能力和内存分配给：基于云的计算。

除了这些趋势之外，能够处理数据的边缘设备仍然需要更传统的具有最高可靠性和最佳能效的PLC来执行相对简单的测试、测量和控制功能。

以上知识分享希望能够帮助到大家！