IPC和PLC概述
PLC与工业控制计算机(IPC)和集散控制系统(DCS)的比较 - plc
PLC与工业控制计算机(IPC)和集散控制系统(DCS)的比较 - plc1、各自技术发展的起源计算机是为了满足快速大量数据处理要求的设备。
硬件结构方面，总线标准化程度高，兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，故对要求快速、实时性强、模型复杂和计算工作量大的工业对象的控制占有优势。
集散系统从工业自动化仪表控制系统发展到以工业控制计算机为中心的集散系统，所以其在模拟量处理、回路调节方面具有一定优势，初期主要用在连续过程控制，侧重回路调节功能。
plc是由继电器逻辑系统发展而来，主要用在离散制造、工序控制，初期主要是代替继电器控制系统，侧重于开关量顺序控制方面。
近年来随着微电子技术、大规模集成电路技术、计算机技术和通信技术等的发展，PLC在技术和功能上发生了飞跃。
在初期逻辑运算的基础上，增加了数值运算、闭环调节等功能，增加了模拟量和PID 调节等功能模块；运算速度提高，CPU的能力赶上了工业控制计算机；通信能力的提高发展了多种局部总线和网络(LAN)，因而也可构成为一个集散系统。
特别是个人计算机也被吸收到PLC系统中。
PLC在过程控制的发展将是一智能变送器和现场总线，暨向下拓展功能，开放总线。
2、相同点在微电子技术发展的背景下，从硬件的角度来看，PLC、工业计算机、集散系统(dcs)之间的差别正在缩小，都将由类似的一些微电子元件、微处理器、大容量半导体存储器和I/O模件组成。
编程方面也有很多相同点。
3、区别点由于PLC和计算机属于两类产品，经过几十年的发展都形成了自身的装置特点和软件工具。
实际上的区别继续存在。
PLC用编程器或计算机编程，编程语言是梯形图、功能块图、顺序功能表图和指令表等。
集散系统自身或用计算机结构形成组态构成开发系统环境。
特别提出的是与STD总线工控机的区别，无论从维修、安装和模件功能都很相似。
PLC更适用于黑模式下运行，但在线运行时若要进行较大的程序修改，其能力略逊于STD工控机，但是从开关量控制而言，PLC的性能优于STD工控机。
工控机
工控机编辑工控机（Industrial Personal Computer，IPC）即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。
工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。
工控行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。
目录1概述2主要分类3软件系统4主要结构5适用领域6主要特点7日常维护8发展前景9国内市场1概述工控机全称工业控制计算机，是专门为工业控制设计的计算机，用于对生产工控机过程中使用的机器设备、生产流程、数据参数等进行监测与控制。
工控机经常会在环境比较恶劣的环境下运行，对数据的安全性要求也更高，所以工控机通常会进行加固、防尘、防潮、防腐蚀、防辐射等特殊设计。
工控机对于扩展性的要求也非常高，接口的设计需要满足特定的外部设备，因此大多数情况下工控机需要单独定制才能满足需求。
2主要分类目前工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS （分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。
1、IPC即基于PC总线的工业电脑。
据2000年IPC统计目前PC机工控机（图1）已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电脑热的基础。
其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如CPU卡、I/O卡等。
并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC（electromagneticcompatibility）技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。
IPC有以下特点：可靠性：工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般为5min，MTTF10万小时以上，而普通PC的MTTF仅为10000～15000小时。
工控产品简介
《工控产品简介》一、可编程逻辑控制器（PLC）可编程逻辑控制器（PLC）是工业自动化系统的中枢，它能够根据预设的程序来控制机械和生产过程。
PLC的特点包括：1. 高可靠性：设计用于连续运行，具有极低的故障率。
2. 灵活性：通过编程改变控制逻辑，适应不同的生产需求。
3. 易于维护：模块化设计，便于更换故障部件。
4. 实时控制：快速响应生产过程中的变化，确保高效稳定运行。
二、人机界面（HMI）人机界面（HMI）是操作人员和工业控制系统之间的互动桥梁，它通过图形化界面显示生产数据，并允许操作人员进行指令输入。
HMI的优势在于：1. 直观显示：通过图表、指示灯和动画等形式，直观展示设备状态。
2. 便捷操作：触摸屏设计，简化操作流程，提高工作效率。
3. 实时监控：实时更新生产数据，便于及时调整生产策略。
4. 数据记录：记录生产过程中的关键数据，便于事后分析和故障排查。
三、工业工业是自动化生产线上的重要劳动力，它们能够执行重复性高、精度要求高的任务。
工业的特点包括：1. 高效率：不间断工作，显著提高生产效率。
2. 精确度：重复定位精度高，保障产品质量。
3. 灵活性：可根据不同的生产需求进行编程和调整。
4. 安全性：减少人工作业风险，提高生产安全。
四、变频器变频器是一种调节电动机转速的电力控制设备，它能够根据生产需求调整电机的工作状态。
变频器的主要优点有：1. 节能：根据负载变化调整电机转速，有效节约能源。
2. 软启动：减少启动时的电流冲击，延长电机寿命。
3. 精确控制：实现电机速度的精确调节，提高生产精度。
4. 保护功能：内置多种保护功能，保障电机安全运行。
《工控产品简介》五、传感器传感器是工控系统的感知器官，它们能够检测和转换各种物理信号为电信号，为控制系统提供准确的信息。
传感器的关键特性包括：1. 多样性：种类繁多，能够满足不同环境下的检测需求。
2. 精确性：高精度的检测，确保控制系统的准确响应。
3. 稳定性：在恶劣的工业环境下仍能保持稳定的性能。
工控机与PLC通信技术
无需铺设电缆，灵活性高，可移动性强。
通信原理
利用无线信号传输数据和控制指令。
缺点
传输速度和实时性可能受到限制，信号可能 受到干扰或衰减。
以太网连接
01
适用场景
适用于需要高速、稳定、长距离通 信的环境。
优点
传输速度快，实时性好，扩展性强 ，易于维护。
03
02
通信原理
通过以太网协议进行数据传输和控 制。
通信方式
工控机和PLC之间通过串行通信或网络通信等方式进行数据 交换，实现信息共享和控制协同。通信协议一般为Modbus 、Profibus、EtherNet/IP等工业标准协议。
02
CATALOGUE
工控机与PLC的通信协议
串行通信协议
总结词
串行通信协议是一种简单的、低成本 的通信方式，通过一条或多条数据线 进行数据传输。
详细描述
串行通信协议采用异步或同步串行数 据格式，通过一条数据线发送数据， 另一条数据线接收数据。常见的串行 通信协议包括RS-232、RS-485和RS422等。
工业以太网协议
总结词
工业以太网协议是一种基于以太网技术的通信协议，用于实现工控机与PLC之间的高速、可靠的数据传输。
详细描述
工业以太网协议采用TCP/IP协议栈，支持多种通信速率，如10Mbps、100Mbps和1Gbps等。它能够实现远程 监控、数据采集和实时控制等功能，广泛应用于现代工业自动化领域。
AI技术实现预测性维护
通过AI技术对工控机与PLC的通信数据进行 深度分析，可以预测设备故障和维护需求， 实现预测性维护，降低维护成本和停机时间
。
THANKS
感谢观看
缺点
需要配置网络设备和IP地址，对网络 稳定性要求较高。
PLC介绍
工控工控指的是工业自动化控制主要利用电气、机械、软件等组成电气部分：工控机工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。
它具有重要的计算机属性和特征，如：具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统、控制网络和协议、计算能力，友好的人机界面等。
目前工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。
1.PLC（可编程控制系统）的详细介绍可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十世纪70-80年代一直简称为PC。
由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLC-Pr ogrammable Logic Controller)，为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。
有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。
2 .PLC的发展是市场情况2.1 PLC的发展历史1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。
随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。
在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的—离散量的数据采集监视。
PLC与IPC的区别是什么？
工业控制计算机（IPC）是由通用微机的推广应用而发展起来的，其硬件结构和总线的标准化程度高，品种兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，在要求实时性强、系统模型复杂的领域占有优势。
而PLC的标准化程度较差，产品不能兼容，故开发较为困难。
但PLC的梯形图编程很受不熟悉计算机的电气技术人员欢迎，同时PLC专为工业现场环境设计的，可靠性非常高，被认为是不会损坏的设备，而IPC在可靠性上还不夠理想。
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PCC与PLC、IPC的基础知识介绍
PCC与PLC、IPC的基础知识介绍可编程计算机控制器，简称PCC（programmable computer controller），作为一个全新的概念于90年代中期在工控界提出，它是一种不同于可编程逻辑控制器PLC（program logic
controller）及工业控制机IPC（industry personal computer）的新一代可编程计算机控制器，代表了当今工业控制技术的发展趋势。
PCC是在PLC的基础上发展起来的，它不但吸取了PLC的全部优点和IPC的长处，而且它自身的优势非常明显。
PCC中采用了分时多任务操作系统，这样编程者可以十分灵活地利用操作
系统调度管理整个系统，摆脱了PLC中单个程序对硬件的依赖，这对整个系统的运行，维护都有重要的意义。
PCC模式比IPC模式同样具有优势，虽然IPC功能强大，界面友好，但IPC模式开发周期长、现场布线不够灵活、安装体积大和扩展性差，而且IPC模式主要是通过接口板转换各种信号，干扰也是一个很大的问题。
PCC中集成了PLC、IPC和大型计算机的各自优点，为工控界提供了高水平的控制平台。
设计时能提供面向工业的专业化、标准化并符合软件及硬件的模块化的设计，PCC能够方便地处理设计中开关量、模拟量，能够灵活地进行回路调节，而且能够使用高级语言编程。
PCC技术，在世界上以奥地利最大的跨国公司贝加莱（B&R）作为代表，在其产品中已经成功地应用了PCC技术。
世界级其他跨国大
公司，如西门子（SIEMENS）、通用电气（GE）、欧姆龙（OMRON）等，最近也提出将在其最新产品中发展、跟踪PCC技术。
PLC与IPC在机电系统中的应用
PLC与IPC在机电系统中的应用PLC与IPC在机电系统中的应用摘要：PLC和IPC在自动化生产过程中有着十分广泛的应用，同时，其在应用的过程中也可以更好的保证生产的质量和生产的效率，其在机电系统运行的过程中也可以十分有效的提高机电生产的水平，本文主要分析了PLC与IPC在机电系统中的应用，以供参考和借鉴。
关键词：可编程控制器；工控机；通信1 引言PLC在应用的过程中非常的方便快捷，同时其运行过程中的可靠性非常高，因此在工业生产的过程中也得到了相对较为广泛的应用。
而在生产的过程中将PLC和IPC结合在一起就可以表达出更好的效果。
IPC在软硬件方面优势十分的明显，同时也可以通过PLC的辅助，发挥其积极的作用，尤其是在机电系统当中更是得到了十分广泛的应用。
2 磁棒式圆网印花机中IPC与PLC的系统结构磁棒式圆网印花机是我国一个非常重要的研发工程，同时其在应用的过程中所采用的操作指令也具有非常强的复杂性，同时其对控制精度也有着十分严格的要求。
IPC和PLC根据自身的特征完成不同的任务，这样就可以有效的提高系统的运行质量，IPC主要是控制系统当中难度较高的运算工作，同时在这一过程中还要对生产工艺进行科学的管理，如果系统出现了故障，IPC还要对其进行诊断。
而PLC在运行的过程中在逻辑运算方面有着十分积极的作用，所以其在运行的过程中一般是对信号进行采集和处理，以保证信息的正常传输和应用。
在系统应用的过程中，因为其需要较高的实时性，所以在这一过程中也需要对一些信号做出非常迅速和灵敏的反响，如果通讯工作都在串口局部开展，就会给系统运行过程中的实时性产生非常不利影响，对于这样的问题，实时性比拟强的信号可以通过I/O串口完成传输过程，而信息在传输的过程中根本上都是借助内部总线完成的，所以其交换速度相对较快，信息通道自身的宽度也较大。
IPC一方面通过串行口对。
PLC中相应的信息进行读取，此外还可以有效的通过I/O接口获得急停信号，在这样的情况下IPC就能够对PLC所提供的信息进行科学的解读，从而也为系统的稳定运行奠定了良好的根底。
IPC简介
中国工控机技术的发展历程： 80年代的第一代STD总线工控机 90年代的第二代IPC工控机 现在进入了第三代CompactPCI总线工控机时期，而每 个时期大约要持续15年左右的时间。 STD总线工控机解决了当时工控机的有无问题；IPC工 控机解决了低成本和PC兼容性问题； CompactPCI总线工控机解决的是可靠性和可维护性问 题。作为新一代工控机技术，CompactPCI总线工控机将 不可阻挡地占据生产过程的自动化层，IPC将逐渐由生 产过程自动化层向管理信息化层移动，而STD总线工控 机必将退出历史舞台，这是技术发展的必然结果。同时， 新一代工控机技术也是下一代网络（NGN）技术设备的 基础 。
机箱
机箱
主板
底板
电源
CPU
硬盘
内存
电源：
（1）AT:工控行业。 （2）ATX：商用、民用。 ATX 1.1、 ATX 2.0、 ATX 2.01、 ATX 2.02、 ATX 2.03 ATX 12V ATX 12V 1.0 1.3 ATX 12V 2.0 2.01 2.03 增加到24pin ATX 12V 2.2
SCSI接口 SCSI: Small Computer System Interface 小型计算机系统接口
硬盘
HARDDISK
SATA接口 SATA: Serial AT Attachment 串行AT附加装置
硬盘
MEMORY bank
内存条
笔记本内存 台式机内存
MEMORY bank DDR 与 DDR2 SDRAM 的区别
CPU卡
无源母板
工业电源
POWER 电 源
ATX
显著特点：
1. 开关能自动复位 2. 关机不需要按下开关 3.
如何为自动化项目选择正确的控制器(PLC、PAC、IPC)
如何为自动化项目选择正确的控制器（PLC、PAC、IPC）【导读】应用的复杂性和性能要求，决定了控制器的规格。
对硬件性能进行全面考量的同时，用户还应将控制器编程软件包含在评估过程中。
与可编程逻辑控制器(PLC)的最初使命相比，自动化控制器的功能已经要远远多于代替继电器。
现在，控制器能够集成逻辑、运动、机器人，以及与其它机器和管理系统进行通信。
性能可以从简单设备到多核处理器不等。
传统的PLC、可编程自动化控制器(PAC)和工业控制计算机(IPC)之间的区别主要与处理能力和性能相关，不过现在它们彼此之间的界线正在逐渐模糊。
由于遵循国际电工委员会(IEC)61131-3编程规范，控制软件取得了一定程度的标准化。
在后台运行的强大的实时操作系统，避免了对基于MicrosoftWindows操作系统的依赖。
因此“基于IPC的控制”一词，如果改为“基于Intel或基于AMD”可能更精确，可以反映所使用的强大的主流处理器。
由于现在的自动化控制器除了进行逻辑处理外，还可以做更多其它事情，PLC可能是一个过时的术语。
因为所有的自动化控制器都是可编程的，PAC中的“P”也似乎是多余的。
控制器基本上是计算机，可以在同一个处理器上运行多个操作系统(实时、MicrosoftWindows和Linux)。
IPC可用于控制、数据采集以及不断出现的新任务，比如边缘计算。
传统的PLCI/O通信响应时间，取决于网络性能、节点数、通信量、CPU性能和CPU负载；采用更严格的集成和开放IEC61131技术的设计，集中软件管理和分散的程序执行，可以提高性能。
图片来源:贝加莱控制器功能的考量在相同的软件环境、相同的程序中，运行在同一个处理器上，协调所有机器的功能，正在变成一种流行趋势。
这需要机器功能同步，并且采用模块化代码结构，使得有组织的、有凝聚力的方法成为可能。
尽管如此，有些领域却并不需要那么多集成控制，例如简单的应用程序，就没有扩展计划。
IPC产品介绍
IPC产品介绍1.1 IPC的定义网络摄像机，也叫IP摄像机，即IP Camera，简称IPC，近几年得益于网络带宽，芯片技术，算法技术，存储技术的进不而得到大力发展。
IPC的特点主要体现在“IP”上，即支持网络协议的摄像机，IPC可以看成是“模拟摄像机+视频编码器”的结合体，从图像质量指标讲，又可实现高于“模拟摄像机+视频编码器”能达到的效果。
IPC是新一代网络视频监控系统中的核心硬件设备，通常采用嵌入式架构，集成了视频音频采集、信号处理、编码压缩、智能分析、缓冲存储及网络传输等多种功能，再结合录像系统及管理平台，就可以构建成大规模、分布式的智能网络视频监控系统。
从实现的功能来讲，IPC相当于“模拟摄像机+视频编码器（DVS）”构成的联合体，但从设备构成角度讲，IPC与“模拟摄像机+DVS”的联合体是有本质区别的，IPC从视频采集、编码压缩到网络传输，所有环节都可以实现全数字化，而“模拟摄像机+DVS”联合体需要经过多次模/数转换过程，即IPC才是真正的纯数字化设备，这是二者的本质区别，也因此导致“模拟摄像机+DVS”的联合体的图像技术指标无法与IPC相比。
IPC本身可以看作是镜头、摄像机、视频采集卡、计算机、操作系统、软件、网卡等多元素的集合体。
注意：IPC与我们常见的电脑摄像头不同，电脑摄像头即Web Camera，如身边常见的聊天摄像头，其实质是一种视频采集设备，本身不具备视频编码压缩及传输功能，通常通过USB接口连接到电脑，由电脑实现视频编码及传输功能，而IPC是完全独立的设备，不依赖PC，自带处理器、操作系统及缓存，需要配置IP地址，可以独立完成视频采集、编码压缩及网络传输功能。
IPC是真正的即插即用设备，可以部署在局域网，也可以部署在互联网环境中，允许用户通过浏览器在网络任何位置对摄像机的视频进行显示及控制，这种相对独立的工作模式使得IPC既适合大规模视频监控系统应用，也可以独立分散地应用在如商店/学校/家庭等分布式、需要远程视频监控的环境中。
IPC工控机的介绍
IPC工控机的介绍IPC工控机（Industrial Personal Computer—IPC）是一种加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。
早在80年代初期，美国AD公司就推出了类似 IPC的MAC-150工控机，随后美国IBM公司正式推出工业个人计算机IBM7532。
由于IPC的性能可靠、软件丰富、价格低廉，而在工控机中异军突起，后来居上，应用日趋广泛。
目前，IPC已被广泛应用于通讯、工业控制现场、路桥收费、医疗、环保及人们生活的方方面面。
工控机定义工控机即工业控制计算机，但现在，更时髦的叫法是产业电脑或工业电脑，英文简称IPC，全称Industrial Personal Computer。
工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机。
IPC工控机的技术特点：1、采用符合“EIA”标准的全钢化工业机箱，增强了抗电磁干扰能力。
2、采用总线结构和模块化设计技术。
CPU及各功能模块皆使用插板式结构，并带有压杆软锁定，提高了抗冲击、抗振动能力。
3、工控机箱内装有双风扇，正压对流排风，并装有滤尘网用以防尘。
4、配有高度可靠的工业电源，并有过压、过流保护。
5、电源及键盘均带有电子锁开关，可防止非法开、关和非法键盘输入。
6、具有自诊断功能。
7、可视需要选配I/O模板。
8、设有“看门狗”定时器，在因故障死机时，无需人的干预而自动复位。
9、开放性好，兼容性好，吸收了PC机的全部功能，可直接运行PC机的各种应用软件。
10、可配置实时操作系统，便于多任务的调度和运行。
11、可采用无源母板（底板），方便系统升级。
IPC工控机的主要结构：1、全钢机箱IPC的全钢机箱是按标准设计的，抗冲击、抗振动、抗电磁干扰，内部可安装同PC-bus兼容的无源底板。
2、无源底板无源底板的插槽由ISA和PCI总线的多个插槽组成，ISA或PCI插槽的数量和位置根据需要有一定选择，该板为四层结构，中间两层分别为地层和电源层，这种结构方式可以减弱板上逻辑信号的相互干扰和降低电源阻抗。
第11章 IPC与PLC
硬磁盘。
6．通信接口 通信接口是IPC和其它计算机或智能外设的接口，
常用的接口有RS－232C、RS-485和IEEE－488等接口。
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7．输人输出模板
输入输出模板是IPC和生产过程之间信号传递和 变换的连接通道。它包括模拟量输入（AI或A/D）模 板、模拟量输出（AO或D/A）模板，数字量输入（DI） 模板、数字量输出（DO）模板等种类。
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11.3 IPC功能特点
IPC是一种专用于工业场合下的控制计算机。 一方面工业环境常常处于高温、高湿、腐蚀、振动、 冲击、灰尘，以及电磁干扰严重、供电条件不良等 等恶劣环境中；一方面工业生产过程因行业、原料、 产品的不同，而使生产过程、工艺要求也五花八门。 这些都是工业自动化控制中要解决的重要课题。由 于IPC采用了总线技术和模板化结构，再加上采取 了多重抗干扰措施，因而使IPC系统具有其它计算 机系统无法比拟的功能特点。
由于输入或输出均涉及到生产现场被控参数的种 类、个数、精度、干扰等等，因而其该类模板是系统 中性能差异最大、品种类型最多、也是用户选择最为 丰富的一种。在前几章（第2、3、4、8章）讨论过的 接口电路技术就是此类模板的构成基础，也是选用这 类模板性能指标的理论依据。
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11.1.2 软件组成
IPC的硬件构成了工业控制机系统的设备基础， 要真正实现生产过程的计算机控制，必须为硬件提 供或研制相应的计算机软件，即把人的知识逻辑与 控制思维加入计算机中，才能实现控制任务。在工 业控制系统中，软件可分为系统软件、工具软件和 应用软件三大部分，有时也将工具软件归于系统软 件。
STD总线IPC由于具有小模板结构、开放式结构和 兼容式总线结构的几大优点，以及价格较低，因而成 为20世纪八、九十年代的主流机型。
PLC简介及其应用领域
PLC简介及其应用领域PLC，即可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），是一种专业的工业自动化控制设备。
它通过对输入、输出和内部逻辑进行编程，实现对各种生产设备的自动控制。
本文将介绍PLC的基本原理和应用领域。
一、PLC的基本原理PLC由处理器模块、输入模块、输出模块和编程环境组成。
其基本工作原理如下：1. 输入模块接收外部传感器和信号的输入，如开关状态、温度、压力等。
2. 处理器模块根据预设的逻辑和算法，对接收到的输入进行处理和判断，并执行相应的控制逻辑。
3. 输出模块根据处理器模块的指令，控制执行机构输出信号，如启动电机、打开阀门等。
4. 编程环境提供了图形化的编程界面，程序员可以通过选择和拖拽，编写PLC的控制规则和逻辑。
二、PLC的应用领域PLC广泛应用于各个工业领域，其灵活性和可编程性使其成为工业自动化的核心控制设备。
以下是PLC的主要应用领域：1. 工业生产线控制：PLC可用于控制各种生产设备，如机械臂、输送带、搬运机器人等。
通过编程，PLC可以实现自动化生产线的运行和协调，提高生产效率和质量。
2. 建筑自动化控制：PLC可用于楼宇自动化系统，实现对照明、空调、电梯等设备的集中控制和管理。
通过编程，PLC可以根据不同时间和需求，自动调节各设备的工作状态，提高能源利用效率。
3. 智能家居：PLC可用于家庭自动化系统，实现对照明、窗帘、温度等设备的智能控制。
通过编程，PLC可以根据居民的需求和时间，自动调节各设备的工作状态，提高生活舒适度和便捷性。
4. 污水处理：PLC可用于污水处理厂，实现对污水处理设备的自动控制和运行监测。
通过编程，PLC可以根据水质、流量等参数，自动调节污水处理设备的操作，提高处理效率和减少人工干预。
5. 储运物流：PLC可用于仓储物流系统，实现对货物的自动分拣、搬运、储存和出货。
通过编程，PLC可以根据货物的特征和目的地，自动控制物流设备的动作，提高物流效率和减少错误。
仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用综述
论文题目：仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用综述学院：自动化与电气工程学院专业班级：自动化071姓名：赵常博学号：107031012指导教师：马连伟2010年10月17日仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用综述1.引言自动控制技术应用系统是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它一般由控制装置和被控对象构成。
控制装置可以由各种嵌入式控制器、可编程序控制器、工业控制计算机、分布式控制系统、回路调节器、变频器以及其它技术(如现场总线技术、无线通信技术等)构成；控制对象包括各种电动机、生产单元、生产过程等；过程通道完成控制装置与控制对象之间的信号匹配。
控制装置选用不同的技术，就组成了不同的自动控制系统，就出现了如仪表控制系统，PLC控制系统，集散控制系统，现场总线控制系统等主要形式。
由于近几十年来在冶金、石化、纺织、电力、汽车制造等诸多领域的迅速发展，出现了各种不同优势的自动控制系统，而对这些控制系统的研究也层出不穷，虽然其理论基础已比较坚实，但是自动控制系统的研究仍然处于开拓阶段，各种控制系统仍有一定的局限性。
所以有必要对各种控制系统模型与特点做一个综述性的分析和讨论。
以便学者能更清楚各种控制技术的应用场合。
本文主要介绍近几十年中处于主导地位的自动控制技术。
第2部分介绍仪表控制系统与计算机作控制器的IPC模型与特点，第3部分介绍了PLC的系统模型与特点，第4部分介绍了DCS的系统模型与特点，第5部分讨论了FCS在控制系统中重要作用，第6部分给出了控制技术的应用前景，第7部分对本文做了总结。
2.仪表控制系统仪表控制系统指由模拟式仪表组成的闭环控制系统，控制的作用是保证被控对象的一个最基本的运行单元能够按照预定的参数正常运行。
如图 1所示，控制器的输入有两个：设定值和测量值；控制器的输出是对被控过程的控制。
被控过程的输出作为控制系统的被控变量，即控制目标，检测元件得到过程的输出值，并作为控制器的测量值送给控制器．用以产生控制量。
PLC的基本介绍
PLC的基本介绍1、定义可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计.”2、基本结构各种PLC的组成结构基本相同,主要有CPU，电源，储存器和输入输出接口电路等组成。
中央处理器中央处理器单元一般由控制器、运算器和寄存器组成。
CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。
CPU是PLC的核心，它不断采集输入信号,执行用户程序,刷新系统输出.储存器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。
系统存储器用于存放PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序.现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM 存储器来作为系统存储器和用户存储器。
输入输出接口单元PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入CPU;PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。
PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。
1、输入接口电路PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。
直流输入电路的延迟时间比较短，可以直接与接近开关，光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。
IPC和PLC概述
1、处理器模块
配备大容量内存，为满足实时控制的要求而优化设计，除了一般的I/O 扫描和控制、远程数据交换外，支持大型的集成控制、 通讯、并行运算、处理器独立后台程序和处理器输入中断等功能。如A-B公司的ControlLogix 处理器模块在它的内核中设计有 通信功能，借助于它的无源数据总线，系统的瓶颈得以消除。这种灵活的结构允许多个处理器、网络以及I/O在一个机架中搭 配使用而没有限制。
?公共的应用底层结构；
?与微软的Office应用集成；
?强有力的开发工具；
?可遗传的系统集成工具；
正如微软定义的那样，制造业的Windows DNA包含了企业资源规划/制造资源规划，控制(不论其为分布式、基于PC的或 PLC)、人机接口和SCADA，制造执行系统、批处理和设备接口。没有制造业的DNA，那么在这些应用功能之间的鸿沟只能 由用户界面和驱动设备来填补。这将会使业主系统的成本增加，并且由于数据格式问题而很难共享数据。
1、操作系统平台
包括了从最早的Win3.1环境的人机界面和编程软件到Windows NT开发全功能人机界面。随着Windows CE的到来，一些公司 正计划提供基于CE
的全套的PLC编程、人机界面和控制软件。
2、COM和DCOM
建立COM（组件对象模型）和DCOM（分布式组件对象模型）使得产品具有互操作性、扩展性和灵活性。COM与其它工控软 件产品的结合增加了提供集成套装软件（ProcessPak和ControlPak）的能力，还增加了各独立软件的模块化程度和促进某公 司产品与其它厂家产品的集成能力。例如，罗克韦尔软件RS SQL是一个数据登入和传送处理的系统，采用COM技术提供连接 控制系统和企业数据库系统的双向联系，是支持制造业DNA数据库环境的版本。
什么是ipc
什么是ipc什么是IPCIPC，即Inter-Process Communication，也被称为进程间通信，是指在操作系统中，不同进程之间进行数据交换和信息共享的一种技术或机制。
它是现代计算机系统中非常重要且广泛使用的概念，允许不同的进程之间相互通信，协调操作，共享数据等。
在操作系统中，每个进程都是独立运行的，拥有自己的虚拟地址空间和资源。
进程之间无法直接访问对方的数据和内部状态，因此需要一种机制来进行进程间的交流和协作。
这就是IPC的作用所在。
IPC可以用于同一台计算机上的多个进程之间的通信，也可以用于网络中的不同计算机之间的通信。
无论是本地通信还是远程通信，IPC都是实现进程间通信的关键技术。
IPC有多种实现方式，常见的有管道、消息队列、共享内存和socket等。
下面将逐一介绍这些常见的IPC方式。
1. 管道（Pipe）是一种最基本且最简单的IPC方式。
它允许一个进程将输出数据传递给另一个进程进行处理。
管道可以是单向的，也可以是双向的。
例如，在Linux系统中，管道可以通过命令行操作来实现进程间通信。
2. 消息队列（Message Queue）是一种通过消息传递进行进程间通信的方式。
进程可以通过发送消息到消息队列，其他进程可以从队列中读取消息并进行处理。
消息队列具有异步、解耦等优点，常用于进程间异步通信、解耦消息的发送和接收。
3. 共享内存（Shared Memory）是一种进程间共享内存空间的机制。
多个进程可以通过映射同一块物理内存来实现共享数据的访问。
共享内存速度快，适用于大数据量的频繁访问。
4. Socket是一种网络编程中常用的通信方式。
它可以用于不同计算机之间的进程通信，通过网络传输数据。
Socket提供了一套标准的网络通信接口，支持可靠的TCP连接和不可靠的UDP连接。
除了以上几种常见的IPC方式，还有其他更高级的IPC机制，如信号量、互斥锁、条件变量等。
这些机制主要用于实现进程间的同步和互斥操作，确保共享资源的完整性和一致性。
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工控机（IPC）和PLC一、概述在工业自动化领域，PLC和工控机是人们不得不提的两类控制设备，它们是大多数自动化系统的基础设备。
PLC和工控机的最新技术发展是工程师对设备应用性能要求的完美体现：控制器的硬件标准化，以及用户的各种控制要求通过软件来进行改变。
PLC就是一种利用计算机原理为顺序控制专门设计的、通用的、使用方便的装置。
它采用了专用设计的硬件，而使用性能都是通过控制程序来确定的。
工控机则是利用了个人计算机的PCI总线和PC/104总线、采用功能板卡扩展控制I/O点来实现计算机控制的一种方便的控制设备。
它具有工业现场应用特性，同时又极大地利用了PC机的软件环境，用户可以方便地选择各制造商提供的产品。
PLC和工控机目前的技术发展水平已大大超过其出现时技术水平，并各自定位在不同的层面。
PLC适合低成本自动化项目和作为大型DCS系统的I/O站，工控机在中规模小范围自动化工程中有很好的性能价格比，当然这种定位也不是绝对的。
据预测，2000年我国工业自动化的市场规模达170亿至207亿人民币，其中工控机占40亿左右、PLC占30亿左右，再加上DCS系统、FCS系统和NCC系统（占60亿）中使用的PLC和工控机，可以看出其在工业自动化领域中举足轻重的作用。
这两类控制设备在各领域的自动化中扮演了不可缺少的角色。
图1给出了某自来水厂工业控制系统的典型结构图，其中采用了PLC作为I/O控制站、工控机作为监控机。
图1 工业控制系统的典型结构图目前，PLC的主流厂商有A-B、Siemens和Modicon等。
工控机的主流厂商有上海康泰克、北京康拓和研华、艾讯等。
PLC和工控机在其技术发展的历程中，为了适合工业现场应用的需要和用户二次开发的需要，都积极地发展高可靠性、网络化和高性能的用户开发软件方面的技术性能。
以下将重点介绍PLC和工控机在硬件、软件和网络方面技术应用现状和发展趋势。
二、PLC和工控机的硬件技术现状和发展PLC和工控机的最终用户为冶金、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保等行业，其主要的用途为：1、顺序控制顺序控制是应用最广泛的领域，它包括单机控制、多机群控制、自动生产线控制，如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配机械、包装生产、电镀流水线和电梯控制等。
2、运动控制应用在电力拖动系统或伺服电机的单轴或多轴位置控制。
3、过程控制采用模拟量模块能控制物理参数，例如温度、压力、速度和流量等，并提供PID等闭环控制的功能。
4、数据处理可以支持数控机床的控制和管理、多轴控制等。
由于自动化系统的要求日益提高，传统的提供I/O点服务的PLC和工控机已经无法满足复杂的工艺要求。
因此，PLC和工控机在硬件系统上有了根本的变化。
PLC系统在模块上的技术发展有：1、处理器模块配备大容量内存，为满足实时控制的要求而优化设计，除了一般的I/O 扫描和控制、远程数据交换外，支持大型的集成控制、通讯、并行运算、处理器独立后台程序和处理器输入中断等功能。
如A-B公司的ControlLogix 处理器模块在它的内核中设计有通信功能，借助于它的无源数据总线，系统的瓶颈得以消除。
这种灵活的结构允许多个处理器、网络以及I/O在一个机架中搭配使用而没有限制。
2、信息协处理器模块读取主处理器的数据表和状态文件，或通过高级语言程序将数据写入主处理器，程序可以在实时多任务环境下以及独立于PLC处理器的方法，单独在协处理器中运行。
3、高级语言协处理器通过C和Basic的接口来进行复杂的计算和算法实现。
4、网络适配模块在现场总线与处理器之间提供通讯接口，以便PLC处理器和I/O模块进行远程的数据交换。
5、具有特殊功能的I/O模块如A-B公司在其产品中提供了智能变送器模块、温度控制模块、称重模块、开环速度控制模块、塑料制造模块、力矩控制模块、绝对编码模块、可组态流量计模块、电流同步模块等。
这些模块的设计考虑了特殊行业的需要，使得复杂的控制功能以模块化的方式得以解决，提高了可靠性和专业水平。
同样，工控机也从I/O板卡的基础上飞速向前发展，大规模集成电路和计算机本身的革命性发展给工控机提供了舞台。
工控机系列产品除了全系列的I/O板卡外，还发展了一体化工作站、带电子盘的工控机、远程RTU、适用于仪表行业的微型工控机、适用于视频和多媒体行业的工控机、适用于通讯行业的带监控液晶屏的工控机、与PLC合一的特殊工控机以及防爆型工控机。
工业现场的应用环境要求PLC和工控机具有很高的可靠性，而可靠性是靠电磁兼容特性（EMC）和容错技术来保证的。
PLC和工控机要经过严格的电磁兼容检测，如辐射敏感度检测、谐波/电压波动/电压骤降检测、静电/快速脉冲/雷击检测、电磁干扰检测等。
EMC保证了设备在本质上的抗干扰特性。
但是，要保证控制设备不出故障是不可能的。
因此，采用容错设计的系统对要求不能停机、不能失控的高可靠系统是十分重要的。
目前重要的容错设计技术有Watchdog和双机热备（包括主机、模块和通讯介质的热备）。
热备系统的工作对用户来说是透明的：即当故障发生时，所有对故障点的切除和数据的备份都是在最短的控制周期内自动完成的。
此项技术的完成包括了设备硬件和软件二个方面。
图2给出了PLC双机冗余系统的结构。
图2 PLC双机冗余系统结构三、PLC和工控机的软件特性PLC、工控机和现场总线为工业自动化提供了很好的底层控制硬件基础。
随着软件技术的迅猛发展，控制软件不再是单调的数字和菜单操作界面，而是图形化的人机交互工具。
好的工控软件包括了从底层的数据采集、数据库、控制逻辑运算到高层的人机图形界面(MMI)。
这里，我们从工控软件体系结构而不是个别软件功能的角度介绍PLC和工控机的应用软件应该具备的特性。
微软为制造业的分布式网络结构提出了一个功能强大的概念，它包括了企业资源规划（ERP）和制造资源规划（MRP）的主要功能、控制、人机界面与数据采集和监控（SCADA）、制造执行系统（MES）、批量控制与设备界面等，但它们同时增加了用户成本以及共享数据的难度。
因此，在1998年，微软公司引入了Windows分布式互连网络应用的概念，简称Windows DNA。
它是在企业内将各种商业应用软件进行无缝连接的一种结构。
这种结构可以使制造业的软件开发商开发出强壮的、具有多种特性的产品，并使最终用户将其各自独立的制造和商业软件应用集成到一个数字神经系统中去。
各个控制设备生产厂家如罗克韦尔自动化公司，通过其产品和与微软的合作，正在将Windows DNA结构引入制造业。
这些公司在制造业软件开发过程中具有自己的策略框架，如罗克韦尔互联网应用结构，或称RNA，就是与微软提出的为企业定义的DNA结构紧密平行的一种。
建立在微软的Windows NT和Windows 9X操作系统和用户接受的微软Office套件、微软BackOffice工具的基础上，微软公司于1998年引入了DNA结构。
Windows DNA立刻被采纳为连接在一个单独的企业分布式大系统中多种产品的策略结构。
DNA包含了传统的计算机系统并允许组成可变结构的Client/Sever系统，该系统可以提高技术等级以及进行应用革新。
Windows DNA的关键元素包括工具、集成存储、商务过程、用户界面和导航。
更详细地说，DNA具有如下特征：∙公共的操作系统和网络；∙公共数据访问；∙BackOffice工具和服务；∙公共的应用底层结构；∙与微软的Office应用集成；∙强有力的开发工具；∙可遗传的系统集成工具；正如微软定义的那样，制造业的Windows DNA包含了企业资源规划/制造资源规划，控制(不论其为分布式、基于PC的或PLC)、人机接口和SCADA，制造执行系统、批处理和设备接口。
没有制造业的DNA，那么在这些应用功能之间的鸿沟只能由用户界面和驱动设备来填补。
这将会使业主系统的成本增加，并且由于数据格式问题而很难共享数据。
早在80年代中期，罗克韦尔自动化在其CIM版本中首先确定了将工厂底层与上位计算机系统连接的需求。
但是，直到现在实现以上概念的软件和硬件的核心技术才成熟，它们包括商业方面的应用如数据采集和监控、人机界面（HMI）、批量控制（Batch）、MES、ERP接口、基于PC总线的控制和通讯。
以RNA结构为例，它包括了：1、操作系统平台包括了从最早的Win3.1环境的人机界面和编程软件到Windows NT开发全功能人机界面。
随着Windows CE的到来，一些公司正计划提供基于CE的全套的PLC编程、人机界面和控制软件。
2、COM和DCOM建立COM（组件对象模型）和DCOM（分布式组件对象模型）使得产品具有互操作性、扩展性和灵活性。
COM与其它工控软件产品的结合增加了提供集成套装软件（ProcessPak和ControlPak）的能力，还增加了各独立软件的模块化程度和促进某公司产品与其它厂家产品的集成能力。
例如，罗克韦尔软件RS SQL是一个数据登入和传送处理的系统，采用COM技术提供连接控制系统和企业数据库系统的双向联系，是支持制造业DNA数据库环境的版本。
3、Visual Basic的应用微软认为VB是在DNA框架内实现内部集成的关键技术。
VBA为DNA结构提供了三大益处，首先，它为最终用户提供不需要学习特定语言而能编制自己的实际应用程序的标准方法；其次，VBA提供了多个应用间共享数据或集成功能的方法，例如，它允许人机界面软件可以利用微软的Excel表格的功能，这是一个系统模型公司的产品，具有计算功能和生产计划功能；最后，最终用户如将内嵌VBA产品集成到基于DNA的制造信息系统，它能够使目前工业界众多使用VB作为系统快速开发工具的工程师们提升其软件产品。
4、ActiveXActiveX技术的应用日益广泛，许多厂商推出的产品都支持ActiveX。
罗克韦尔软件公司首先为制造工业的应用软件引入了ActiveX技术，并且是第一个授权的软件开发商，同时能将VBA嵌入到核心产品中去。
5、OPC－过程控制OLEDDE是微软为front-office应用开发的共享小量相对不变的数据的技术。
与DDE不同，过程控制OLE技术面向制造环境的控制性能、结构和可靠性而设计。
微软的制造业DNA确定了设备、控制应用和商业应用间应该具有开放性和互操作性接口特征（OPC）。
罗克韦尔是OPC组织制定者和主要开发者。
OPC负责建立基于COM技术的应用规范，它允许所有的应用程序采用同样的基于COM技术的接口去访问数据，简化了数据的采集和共享方法。
根据以上要求采用了制造业DNA的许多技术后，罗克韦尔还提供面向企业和工业的集成软件包，如用于批量控制的RSBatch、RSView32、RSLogix 等可用于对功能框图进行编程。