轉載自：http://www.gkong.com/learn/learn_detail.asp?learn_id=2505
PC機有海量記憶體，開放的網路連接，閃電式的處理速度，被證明是傳統可編程控制器的很好的替代方案。
控制用戶在過去幾年裏已經有充分的理由開始疑惑這樣一種現實：業內形成有兩個競爭陣線，有些說PC能很好的用於控制。而有些人說PC永遠不適合用於工廠的環境。今天，這些競爭對手很容易接受PC機用於許多工業生產控制的現狀：從機器製造和材料處理到汽車車身噴漆。
一個接一個的製造商至少在部分生產中正在採用PC控制方案。在德國Neckarsulrn的Audi（奧迪）車間，汽車噴漆車間施工者Dürr想試驗兩種新的基本概念。第一個將專門準備好的分散式、智慧控制模組直接安裝到機器上，而不是安裝在被保護的控制室。同時他希望集成控制系統和安全系統---用諸如Profibus的現場匯流排實現。
不能輕視自動化革新的風險，特別是在一直認為人工技能是不可缺少的領域---沒有人比德國汽車製造商對汽車噴漆要求更苛刻。他們稱甚至對被噴漆汽車周圍的空氣也要嚴格控制。實際上，對於每一輛通過工廠的汽車，每次噴漆其溫度增減量也不同。
奧迪噴漆車間的控制系統以PC為主機，與安裝在現場的智慧模組組成的網路及連接，包括相同Profibus匯流排上的全套完整安全系統。
那麼，什麼是把這些嶄新的自動化概念組合在一起，應用到已經高度組織的程序控制中的最好方法？Dürr做出了驚人的選擇：基於PC的自動化。
最終的控制系統採用PC機作為主控制器，並與由特別加固的ET200X模組構成的Profibus網路相連，這些模組不是安裝在控制盒內，而是直接安裝在所控制的功能單元上。為了保護操作人員，同一個Profibus網路上的PC機控制一系列ET200S安全集成模組。通過400V的電源匯流排向遠端電動機模組供電。Dürr的格言也許是"拋棄控制室"。
Dürr做法的另一個大的好處是：所建立的模組系統可以很容易地在後續的項目中複製。事實上，公司希望將基於PC的控制作為其標準的解決方案。
EberhardVogler負責奧迪噴漆車間的控制技術。他注意到分散式智慧控制帶來了很大靈活性。"噴漆工廠的技術必須不斷更新。新油漆和新模型要求對生產線不斷修改。"但是，"試驗也有局限，奧迪認為停止生產線是被禁止的。"
然而，使用新系統一年後，他對結果很滿意。"基於PC的控制一直在談論，但對我們來說，測試這一技術發展趨勢的潛力很重要。"
他說奧迪對新系統施加了非常嚴格的測試條件。在系統被集成到生產線之前，通常要求連續24小時測試運行。試驗運行期間，必須達到99%有效。
Vogler先生說基於PC的控制器被證明在每一點都像PLC一樣的可靠。並且通過了甚至更重要的考驗：被操作和維護人員接受。
PC的情況
基於PC的控制，俗稱軟控制或軟邏輯，15多年一直企圖進入工業控制領域。令一些傳統自動化供應商感到驚慌的是，現今，PC控制已經開始在該領域得到應用。PC支持者稱他們的系統易於安裝和使用，有高級的診斷功能，為系統集成商提供了更靈活的選擇。
從長遠角度看，PC控制系統維護成本低。SteeplechaseSoftware公司的創建人MikeKleinshuo說"即使免費給你PLC，你很難負擔起它們的維護費用。"
可編程控制器受PC控制的威脅最大，所以對PC的應用很不安。"PC控制市場還沒有啟動"，RockwellAutomation公司的MikeMiclot先生稱，"它不是太空船，而是B-52轟炸機。"
傳統上堅持PC是辦公機器，不適合工廠灰塵環境的人也在改變想法，許會接受新的觀點。在過去幾年裏，PLC提供商實際上已經加入到PC控制"浪潮"中---用他們自己的話說，這是必然的。
當然，也不應忽視PC對企業計算市場的衝擊。數以萬計的PC機正進入企業，從讀條碼到作為測試和測量平臺，應用非常廣泛。儘管這些PC不是機器控制，其使用在新IT時代是不可缺少的。
PC真的適合控制？
受20世紀90年代Windows作業系統升級的推動，PC機席捲辦公室。並提高了工作效率。到20世紀末，成千上萬的打字機成了昔日遺物。
一些人幻想，PC在製造業會有相似的發展。在一定的程度上，的確是這樣。基於PC的控制成功地進入了市場的兩端：機器工具和過程自動化。在CNC(computernumericalcontrol)應用中，PC機幫助組織機器部件所需高度複雜和多軸運動的輪廓。在控制領域的另一端，WindowsNT工作站代替分散式控制系統龐大的控制臺來監視和控制石油提煉、化學廠、造紙廠。在PC之前，這兩個市場一直被封閉的、專有的系統統治，不利於用戶。
但這是在工業的廣闊的中間部分。在生產機械的控制領域，PC獲得了市場份額最大。畢竟可編程控制器幾乎像電子打字機一樣古老。特別是在美國，甚至可以追溯到戰前時代的硬線連接的機電繼電器電路仍然有使用。遵循EthernetTCP/IP網路協定的開放式PC比PLC有明顯的優勢。這使得90年代後期經濟過熱時觀察家預計工業PC市場會有兩位數的增長。新的時代就要開始。
革命停滯
"從90年代中期到現在，e-commerce及e-manufacturing中一些長期堅持的信念已經消亡"，Frost&Sullivan公司的工業分析家LanceGordon說，"技術沒有上限"，"工業自動化的發展有種某種看不見的速度限制。控制技術也許不必達到Moore定律"。
實際上PC控制的性能沒有每18月翻一翻。PC沒有代替PLC,有兩個基本原因。
在美國，許多PC創新者開辦小公司，他們主要開發軟體，這就是商業模式錯誤的地方。不管軟邏輯多麼重要。它僅占整個自動化項目的5%的份額。如同大多數PLC公司所熟知的，大約50-60%的成本在I/O和電動機驅動等部分。工業PC可能占10-20%。即使軟邏輯公司取得了很大成功，也仍然要面臨集成問題；很明顯自動化專案40%的開銷是軟體。怎麼可能期望賣了5%份額的公司來承擔項目40%的責任。
製造業本身很清楚：他們希望購買整個系統。而不是分散的各個部件；這裏購買PC，那裏購買套裝軟體，另一個地方購I/O匯流排是不可取的。
再者說，WindowsNT也有難題。WindowsNT（以及後來的Windows2000和XP）也許是軟體工作者的最愛，但這對工廠底層控制而言，有很大問題。NT對工廠的電腦來說負擔太重；電腦需要數百兆的磁碟空間，而在工業現場，希望沒有任何旋轉部件；反應速度慢；非確定性等。如果NT用於控制，可能要增加輔助運算器板；擴展即時性能，或者修改內核；其他場合NT只是你所看到的視窗，而真正的作業系統在後臺。更糟的是，軟邏輯公司用各種硬和軟即時控制的定義混淆了市場。
"以任何方式修改WindowsNT的控制系統不再被認為是開放式結構"，Rockwell公司的MikeMiclot說"這是專有的PC控制系統，有它自己的局限和支援標準。"
PC控制的新希望是WindowsCE作業系統。其佔用空間非常小，有即時性能。工業界已經看到WinCE的產品。
區別不同之處
有關PC控制最著名的成功案例大多來自於底特律的通用汽車Powertrain製造基地。在那裏，分佈在十幾個工廠的超過300個PC每天工作在機器生產線。梯形邏輯PLC已經完全消失，向Powertrain提供新機器的OEM必須符合PC控制指標。
NematronCorp公司的市場部經理JohnDunlap解釋說："對於GM，關鍵的好處是PC所用的流程圖軟體。"1986年由位於Warren的Hydra-matic工廠首先引入。工程師對軟體的透明性和所提供高級診斷能力感到驚訝，宕機時間也大大較少。這個技術立即擴展到其他工廠。"但是實際很難準確得到時間較少的數值。因為Powertrain把它作為主要的競爭優勢而籠罩著神秘氣氛。"Dunlap說。
Nematron在1994從FloPro的發明人RonLavallee那裏得到該軟體，使其運行在WindowsNT下，並且增加了自己的HyperKernel程式，可把NT分成250微秒間隔的時間片斷，以保證即時回應。"奔騰III在250微秒內可以處理4,000個I/O，"Dunlap說。流程圖軟體與Nematron堅固的工業PC相結合在Powertrain已經被廣泛接受。
另一個位於AnnArbor---美國流程圖軟體中心的Entivity，是先前的SteeplechaseSoftware公司、ThinkandDo公司合併而來。現在部分由SchneiderElectric公司所有。工業經驗豐富的KenSpenser先生在TexasInstruments工業自動化部門出售給Siemens之前曾經領導該部門，擔任總裁兼CEO。雖然Entivity的兩個軟體產品EntivityStudio和VisualLogicController的由來不同，它們都是基於流程圖，並且進入各種行業的數百個不同的應用中。Entivity的網站(http://www.entivity.com/)有特別好的內容說明流程圖軟體的強大功能和在各種工業的應用。
但Entivity和其他PC控制軟體公司面臨同樣的問題。用戶真正希望購買的是完整系統而不是僅僅一張光碟。Entivity又能從哪兒得到一條工業PC生產線呢？PhoenixContact，另一個工業自動化領域的公司在很大程度歸因於其Interbus匯流排產品。兩個公司現在成為合作夥伴。Phoenix提供PC和網路硬體，Entivity提供流程圖軟體和編程支援。
PhoenixContact有自己的軟體控制產品生產線，PCWorX套裝軟體。這主要基於K&WsProCoNosIEC61131-3軟體(Phoenix有部分產權)。但是Entivity的流程圖軟體開闊了其視野。
PhoenixContract公司的LarryKomarek說："具有諷刺意義的是，顧客說他們需要開放系統。"但是到最後，他們通常從同一個供應商那裏購買所有部件。他們真正所需要的是他們希望保證不被一些設備故障卡住，而在必要時可以轉向另一個供應商。
只需軟體
在歐洲，HansBeckhoff最主張依靠基於PC控制技術來推動自動化市場。他創建了最成功的PC控制公司。他的成功有兩點：一、所有工作由一個平臺上的軟體完成。二、向客戶提供所需要的所有東西，客戶不必在其他地方購買其他部件。在1985年他開發了第一個基於DOS的系統之後，他沒有回頭。
軟體是PC控制系統工作的關鍵。在Beckhoff哲學中，增加硬體被認為適得其反。"如果你希望充分利用先進的技術和走低的價格優勢，那麼必須用標準的PC並且增加盡可能少的硬體。"。Beckhoff先生堅持："如果你有智慧運動控制卡，那麼，價格和性能與運動卡相關，而不是PC發展。"
Beckhoff公司的TwinCAT軟體結合了所有的功能：邏輯和運動控制、操作介面和控制機器需要的特殊功能，如電子齒輪、電腦輔助製造控制等。TwinCAT仍可發展，隨著下一代PC的誕生，它可以運行的更快更好。
Beckhoff在其上層捆綁了軟體和工業PC以及其他任何控制系統需要的：現場匯流排、電纜、終端模組和I/O系統。沒有其他PC控制公司提供如此完整。
用Beckhoff系統做成的Husky注模系統最能說明PC控制系統的強大功能。加拿大製造的機器，可以覆蓋乒乓球台範圍，需要一系列專門的控制器：一個PLC用於負責機器過程、一個注射控制器、一個夾持控制器、一個機器人控制器、一個溫度控制器、在電動注模機還有更進一步的控制器用於操作單個伺服軸。
通過液壓傳動操作定位軸的運動控制不是一件小事。控制輪廓是速度和壓力控制的非線性結合。因為有100多個控制加熱點，模子、熱轉子與噴嘴各種各樣，即使溫度控制也變得有挑戰性。
用Beckhoff的TwinCAT系統可將所有這些控制結合在單個工業PC中，並且提供操作介面。機器信號通過Profibus匯流排和匯流排端子收集和傳送。取消了分別用於伺服電機功率器件的電子盒。這些部件現在安裝在中心控制室。Husky每年製造大約600台這種機器，到2004底，每個機器都有單獨的控制PC。
PLC製造者正在做什麼
具有數億元的安裝基礎，PLC製造者必須仔細考慮下面的新趨勢。購買自動化設備考慮非常長的生命週期。一般10-20年。終端用戶不希望像辦公設備那樣，為了追求新技術而三年更換一次。製造業的根本原則是可以做任何你喜歡的，但不能中斷生產。如果現在的仍在工作，你不敢改變它。
Rockwell在1996年推出SoftLogix，即在PC上模擬PLC的套裝軟體，以作為嘗試，MikeMiclot說"這是對PLC-5一對一的替換"。由於有典型的PLC，他有10年前最佳典型控制器的所有特點和功能。Rockwell的目標是使PC像PLC。因此客戶可以選擇平臺，選擇自己感到滿意的任何一個。
這是Rockwell的發展路線。PC控制不是選擇其一，只是簡單的需要將控制結合到高水準的資訊集成的用戶選擇方案。例如位於Anna,Ohio的Honda發動機廠最近在3條機器傳送生產線上安裝了SoftLogix，代替了一條生產線的14個PLC和其他兩條生產線的23個PLC。
Honda公司的工程協調員NickBalster解釋說"我們需要更新是因為現在生產線的控制技術是10年前的"。在這一應用中，PC控制一個大的好處是資料處理。資訊可以通過軟體而不是硬體從一處傳送到另一處。而且資料可以收集到Excel中。以方便分類、求平均。更好的理解工具的使用和機器異常。
Balster說"我們對基於PC的選擇感到滿意，因為我們知道我們相同的控制專案可以用於軟體和硬體中。"這在一次說明PC系統不適用的場合PLC是個選擇。
將來會合
機器控制的將來很可能存在於PC和PLC之間，這些融合的跡象已經出現。
在美國，PC控制的驅動作為控制語言比梯形邏輯更強大和更透明。在過去幾十年裏，歐洲工程師已經使用諸如功能塊、順序功能圖。美國現在的主流PLC也提供這些。
PC的另一個好處是它能夠集成大量資料，並能傳向高級電腦。認識到這點，PLC製造者在其產品中提供廉價的乙太網口，大量增加記憶體和處理能力。事實上ARC的CraigResnick已經建議更改PLC的名稱為ProgrammableAutomationController（可編程自動化控制器）以便反映出現的多領域、多學科開放的和模組化資訊平臺。
但是多年來，PC軟體公司比PLC有大的技術優勢：資料集成和通信。不管他們是否能充分利用它，但優勢是存在的。
企業範圍的資料集成是自動化公司下一代的發展前沿。他們已經參與和收購manufacturingexecutionsystems(MES)軟體公司來定位他們在未來市場的位置。
這裏就是PC控制公司的亮點。Nematron公司的JohnDunlap說"對於資料到企業，工業是如此之慢"。這一領域有非常堅實的市場增長。我們從HMI或者PC控制的角度作這些事情。
而且，PC有它的技巧：WindowsCE移植向下相容的軟體版本到WinCE平臺將在價格上對microPLC更有競爭力。早期基於WinCE的產品性能不盡人意。但是像Phoenix這樣的公司用輔助運算器大大加強tinyCE控制面板，來與中級microPLC競爭，售價在$2000to$3000範圍。
為什麼PLC製造商不很擔心PC的競爭
在基於PLC自動化的早期，控制器體積大而且昂貴。但是隨著技術進步，體積小的小型PLC通過聯網逐漸取而代之。對於小的獨立應用，更小的微型PLC（可到32I/O）已經出現，價格大約幾百歐元。由於PLC尺寸減小，利潤也在下降，但銷售量的增加可以部分補償這些損失。
PC與PLC競爭主要在高端應用上，其資料複雜且設備集成度高。PC不可能與低價的微型PLC競爭，這是PLC市場增長最快的一部分。PLC市場反映了全世界製造業的狀況，2000後大幅度下滑。但是，按照AutomationResearchCorp公司DickSlansky的預測，儘管全球經濟下滑，PLC市場將會復蘇，他估計PLC市場在2000年為62億美元，並對2005年底回到62億美元，並繼續略微增長充滿信心。
與PLC相比，PC軟體很便宜。2000年，Frost&Sullivan公司的LanceGordon估計，全世界PC控制市場大約每年8500萬美元為控制軟體，一億美元為作業系統。如果工業PC包括在內，估計大約為7億美元，PC市場變得更加可觀。和PLC一樣，PC市場在過去的兩年裏，保持平穩。Gordon先生說到2007年會翻一番。