大型PLC和中型PLC的本质区别

今天我们来讨论一下大型plc和中型plc的本质区别。很久以来plc行业对于大型plc和中型plc的定义源自于io点数处理能力:256-2048点之内称之为中型plc,而2048点以上的plc则称之为大型plc,但我认为真正中型plc和大型plc的技术门槛在于控制器的冗余技术。
我们来看看曾经那些辉煌的plc之神
  以下仅以三款经典plc作品为例:ab的plc5,莫迪康的984,西门子的s5。  
1. ab的plc5系统
2. 莫迪康984系统
3. 西门子的s5系统
我们可以看到这些曾经封神的大型plc系统,在当年那点少得可怜的内存和一根筋的cpu处理能力,在io点数上恐怕都无法和现在的一些中型plc系统相匹敌,但他们之所以能够成为大型plc的代表,是因为他们在冗余技术上的处理能力,能够让plc系统承担不间断的控制任务。 
现在流行的大型plc冗余技术上的区别
西门子s7-1500分为r/h的区别,冗余切换时间为300ms和100ms,r系统是通过cpu结合profinet实现cpu冗余,而h系统是通过同步模块+光纤实现cpu冗余,这个才是真正冗余系统。
常年使用plc的用户非常清楚:多数plc的主循环的周期默认为150ms,在150ms中需要处理所有的控制逻辑之外,还要同步输入和输出的io镜像,同时还要响应中断发起的请求,所以如果想要完成plc的cpu的冗余,理论上冗余切换时间要在100ms。如果是过程控制系统,均是pid、ai/ao和辅助逻辑的情况下,也是可以放开在500ms以内的。 
国产大型plc的主要3个品牌
  和利时的lk、汇川am600和蓝普锋rpc3000,在冗余技术上的特点。
1.和利时的lk
在冗余技术上采用同步模块,冗余切换时间为130ms,虽然没有控制在100ms之内但可以满足大多数场景需求。  
2.汇川am600
并不支持冗余技术,可能是定位中型plc,且面对运动控制的场景吧。
3.蓝普锋rpc3000
在冗余技术上采用同步模块,冗余切换时间为100ms,可以满足大型plc的复杂控制场景。另外,我觉得最惊奇的是此款plc还能支持一个机架下2块cpu的冗余(听上去像不像西门子400h系统)。此架构是采用背板作为同步总线。  
3.1 同机架下cpu冗余架构
3.2 不同机架下cpu冗余架构
既然都讲到这里,那我们再看看,国产蓝普锋大型plc rpc3000的技术特点:
1
全冗余方案,所谓全冗余就是包括cpu冗余、通讯冗余、电源冗余,为什么没有io冗余呢?因为只有esd或者sis才要求io冗余。
2
io模块可带电插拔,对于大型plc来说是非常重要的控标指标,因为这个指标可以直接隔离低一个档次产品杀入重围。为什么说是控标呢,因为实际操作中很少运维人员,“找死”式在线插拔或者更换io卡,热插拔端子倒是常见,但io模块热插拔,您慎重点吧……
3
cpu直接上到600m-1g,可以跟586的pc机“pk”了, i/o容量可扩展 40000个数字量、2500个模拟量,这两个参数虽然没有什么实质意义,但从2500个模拟量可以看到已经比艾默生dcs单块cpu能力都强了。这个明显是要抢dcs的生意。
4
运算速度快,单指令运算周期仅为10ns,这个参数是让我们知道这个系统不仅仅是要抢dcs的生意,还要抢离散自动化的生意呀!
5
通讯能力强,cpu模块自带2路以太网和2路rs485,支持多种通讯协议,包括tcp/ip、profinet、profibus-dp、modbus、自由协议等。
6
支持多种调度方式,包括连续任务和周期任务,周期任务最快可达10ms,同时可以满足过程控制和逻辑控制的需求。
7
扩展模块均为智能化模块,可诊断至通道级。这一点对于大型plc系统至关重要,如果不能满足这一点,基本上就和dcs系统差一个等级。
8
良好的电磁兼容性,现场到系统、通道间均具有完备的隔离措施。通道隔离是为了让系统更加皮实,别一个路对地或者高电压窜入,就整个卡件废了。
9
实用的sd存储功能,方便数据备份和工程恢复。plc的数据安全必备条件,同时也是等级保护2.0对于plc系统的要求。
10
编程软件符合iec61131-3国际标准,支持ld、il、fbd、st、sfc等编程语言。这里要说一下,小型/中型plc更多是使用梯形图和st,但在大型plc系统上就会出现大量混合编程,sfc+fbd的结合大量出现,是不是很像dcs的样子……
对于此大型plc有哪些io卡和非冗余cpu以及部分详细参数,可以见下表:
从参数表上来看,此款大型plc除了在io通道还缺少hart或者io-link支持,和对外通讯上缺少ethernet/ip通讯以外,已经算是良心产品了。

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