PLC與PC-based控制及其在包裝行業應用的差異

長期以來，PLC始終活躍于工業自動化控制領域的主戰場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非常可靠的控制應用。其主要原因在于，它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業企業對自動化應用的需求。

隨著PC及因特網時代的到來，工業PC或PC-based控制器由于可以完全融入到網絡時代的信息系統中，具有網絡系統的基本特性，即具有高性能、低價格、系統開放、豐富的人才基礎等優勢，因此PC-based控制器一經出現就具有很強的生命力，發展極為迅猛。有觀點說，PC-BASED控制器將取代傳統PLC，當然首先必須解決可靠性及編程問題。近幾年來，這些問題已基本得到解決，PC-based控制器從外觀到可靠性也都開始可以與PLC相近。在編程方面，由于IEC61131-3編程語言標準的推出和廣泛采用，為PC-based控制器的高速發展鋪平了道路。這樣，PC-based控制器不僅具有PC的優勢，也具有傳統PLC的優勢。它可無縫地融合到網絡時代的信息系統中。

那么，PC-based一定會取代PLC嗎？二者應用于包裝生產線時，它們各自發揮著何種不同的作用？讓我們聽聽來自三位專家的看法。

貝加萊工業自動化公司行業銷售經理 董繼鑫

在自動控制領域，PLC技術和PC-based技術是當前比較具有代表性的控制技術，兩者的技術起源和發展有較大的差異。

PLC（Programmable Logic Controller）產生于上世紀70年代初。最早的PLC是以替換繼電器系統的角色出現，其主要實現的功能僅僅是邏輯簡單的順序控制功能。PLC一經出現，就以其高可靠性、小體積和直觀的編程模式而顯示出強大的生命力，成為自動控制領域的“明星”。

PC-based是一種基于PC技術的控制系統。最早的PC-based控制系統是以工控機為核心，通過擴展帶PCI接口的專用板卡組成。PC-based借助于IT技術的發展，在運算、存儲、組網和軟件開放性方面具有優勢。

從以上的闡述可知，PLC和PC-based兩者在技術特點上存在明顯區別。PLC具有體積小、功耗低、抗干擾能力強；具有很高的可靠性，其平均無故障率時間間隔（MTBF）可達50萬、甚至100萬個小時；具有簡單直觀的編程模式（如梯形圖）；具有內部實時時鐘。而PC-based具有大運算能力；具有開放標準的系統平臺和PCI接口；精美且低成本的顯示技術；豐富的組網能力。但系統的可靠性略差，如性能較好的IPC的平均無故障時間間隔約5萬小時。此外，PC-based雖然具有很強的CPU，但其多任務操作系統是非實時的，所以程序的循環周期反而沒有高性能的PLC快。

這些差異決定了PLC和PC-based兩者在包裝機械上發揮不同的作用。PLC通常處于設備底層，為設備提供可靠的、實時的控制，包括IO和Motion方面的控制。而PC-based通常處于設備的操作層，用于數據的采集、存儲和人機界面顯示等。就目前國內的包裝機械的發展水平來說，與國際領導廠商相比還存在較大差距，擁有高度自動化和大型化的成套包裝機械設計、生產能力的廠商不多。控制簡單、自動化程度較低的單機設備占絕對主流，所以基本都采用PLC作為控制器。

隨著中國包裝技術的飛速發展，未來包裝設備的控制器應該能夠融合PLC和PC-base兩者的技術優勢。事實上現代控制技術發展的確呈現出這種趨勢，如貝加萊公司的B&R 2005系列PCC控制器就是這種發展趨勢的杰出代表。這種融合了PLC和PC-based的控制器，其技術優勢是非常明顯的，勢必成為未來包裝機械自動化的主流控制器。

北京和利時系統工程股份有限公司事業部總經理 徐昌榮

盡管PLC和PC-based均可用于包裝設備自動化，但二者的側重點有所不同。PLC更適合于設備控制，而PC-based更多地用于設備運行狀態的監視。相對于PC-based而言，PLC具有配置靈活、體積小、適應惡劣環境、抗干擾性強、可靠性高等優點，但在軟件功能及系統開放性等方面比PC-based稍差。當然，隨著計算機技術和控制技術的不斷發展，PLC和PC-based都在吸收對方的優點，以適應更多的應用現場。就我所了解的情況而言，PLC在包裝設備中的應用遠遠多于PC-based在包裝設備中的應用。

憑借十幾年工業控制產品的開發經驗和雄厚的技術積累，和利時公司研制出新一代小型一體化PLC產品HOLLiAS-LEC G3。該產品已在各類包裝設備中成功應用，應用案例包括DXD自動包裝機、掛面包裝機等。應用G3 PLC控制的DXD全自動包裝機集送料、制袋、填充、封切等包裝工序于一體，具有電眼跟蹤、PLC控制、無級變速糾偏等功能，計量精確，符合行業標準，具有性能穩定、操作方便、運行效率高等優點。

隨著包裝設備自動化需求的不斷增多，越來越多的包裝設備廠商考慮在其設備中配備先進的自動化產品，以提高產品的技術含量，提升市場競爭力。個人認為，在通用設備中，用戶更傾向于采用PLC加HMI的方式對包裝設備進行控制。在部分具有特殊需求的設備中，一部分用戶也可能會采用PC-based作為自動化解決方案，或者用PLC加PC-based的解決方案。總之，就產品的可靠性、穩定性、靈活性、性價比等方面考慮，PLC在包裝設備自動化領域比PC-based具有更廣闊的應用前景。

西門子(中國)有限公司自動化與驅動集團OEM 管理部灌裝與包裝行業業務發展經理 張春林

PLC又叫做可編程控制器。從傳統意義上講，它主要應用在邏輯控制，順序控制及時序控制等相對比較簡單的工業控制場合。它具有體積小，編程簡單實用，安裝方便靈活等優點。缺點是處理速度慢、擴展不夠靈活，各個廠商的編程語言不同等。

隨著PC-BASED的工業計算機（簡稱工業PC，與普通的計算機相比，它具有防塵、防振、抗電磁、耐高低溫等優點）的發展，以工業PC、I/O及監控裝置、控制網絡組成的PC-BASED的自動化系統逐漸成為工業自動化的另一種實現方式。PC-BASED自動化系統源于PC，可完全融入到網絡時代的信息系統中，具有高性能、低價格、系統開放、豐富的人才和應用基礎等優勢。

對于一般的包裝設備，如袋成型/填充/封口機、飲料灌裝機等等，主要用到的是邏輯，順序及時序等控制。西門子公司的S7-200和S7-300系列PLC廣泛地應用于這一類包裝機。

如某個場合不僅要有邏輯、順序及時序等控制，還要有強大的計算、數據處理和過程控制，PLC則很難勝任。如一條可生產上百種產品的食品加工和包裝生產線，需要大量的配方存貯與調用。普通的PLC受內存的影響，很難完成此任務。在類似這種場合，SIEMENS基于PC的工業自動化控制系統WinAC是非常合適的產品。通過適當的二次開發，還可實現設備運行狀態動態顯示；電氣參數、工藝參數、實時顯示；實時曲線顯示、歷史曲線顯示、大型動態標準數據庫，提供年報表、月報表、日報表和隨機打印報表的功能。

當前基于PLC的控制系統仍占主導地位，這和包裝機械的整體水平有關。目前國內包裝機械的狀況是單機的自動化應用多，整條包裝線聯網的少，全廠或全公司聯網控制的更少。隨著經濟的發展，MES和ERP的普及，PC-BASED控制系統會越來越多地被采用。

PLC目前較多地應用于工業控制，因為它有較高的穩定性和可靠性。兼有PLC和PC的優勢，在網絡化和信息時代，它更符合時代的潮流。這樣看來，在工業控制和信息管理要求日益提高的情況下，PLC確實將逐漸失去部分市場；但我們還應看到，PLC生產商早已經開始利用IT業的一些最新的軟硬件成果不斷完善和擴充PLC的功能。PLC上現場總線、通訊和網絡接口的出現，使得一個個PLC不再是孤立的。PLC將繼續向開放式控制系統方向發展，使現代意義上的PLC具有新的內涵。實際應用中常常是PLC和IPC結合在一起，PLC在下位，IPC在上位。從技術上看，PLC在逐漸采用一些IT技術，IPC也在向PLC的某些特性靠攏。PLC和PC-BASED控制系統將呈現融合和競爭并存的狀況