1、 PLC 、IPC、PC-Based PLC

隨著PC技術的飛速發展，使得IPC（工業控制計算機）以及基于IPC的應用技術同樣也得到了突飛猛進的發展。同時，隨著Internet技術的應用和所有生產信息過程和控制信息過程的集成與發展，并可通過Internet/Intranet瀏覽生產過程信息流中的制造過程、操作和監控現場智能設備等，IPC越來越多地承擔著SCADA的人機交互控制任務和協同下級小型控制器或智能現場設備的控制任務。總體而言，IPC還是最適合應用于自動化控制平臺的。但作為傳統主流控制器的PLC，它擁有穩定性好、可靠性高、邏輯順序控制能力強等優點，在自動化控制領域具有不可替代的優勢。但有一大遺憾：其封閉式架構、封閉式系統（研發必須具備自己或OEM的CPU、芯片組、BIOS、操作系統、梯形圖編程軟件）、較差的開放性勢必會造成其應用上的壁壘，也增加了用戶維修的難度和集成的成本。有人斷言，在不久的將來，基于PC的控制器將會逐步取代PLC而成為主流控制設備。為了改善這種局面，傳統PLC生產廠家正在逐步將PLC的功能PC化（如Siemens的WinAC）、而IPC廠家也逐步將IPC的邏輯控制功能PLC化，使PLC和IPC在功能和規格方面越來越接近，由此就出現了基于PLC和IPC技術的中間控制器：PC-Based PLC。

PC-Based PLC也稱嵌入式控制器，它不再像IPC那樣以機箱加主板為主體結構，再搭配諸如A/D、D/A、DI/DO等功能I/O板卡的組合產品，而是一個獨立的基于嵌入式PC技術的專用系統，適合應用于小型的SCADA系統。如泓格的I-8000系列, 其主機內部是40MHz主頻的80188 CPU，操作系統為兼容DOS的MiniOS7，其編程環境是基于PC的標準C語言程序，程序開發過程與PLC極其相似：首先在PC上編寫常駐任務程序，并將其編譯好后傳送到主機內的Flash上、再讓其脫機運行。另外為了使其具備PLC的優勢特性，PC-Based PLC也可使用梯形圖編程，如泓格的ISaGRAF(配合I-8417/8817主機)，相對于PLC而言，PC-Based PLC的優勢在于擁有IPC強大的Computing、Data Processing和Communication功能，在軟件方面，PC-Based PLC支持IEC-61131-3（LD、SFC、FBD、IL、ST）的五種國際標準語言和軟邏輯。由于以上特點，PC-Based PLC將會更加開放和標準化，能適應更加復雜的控制和管控一體化信息的需求。

總的來說，IPC是開放式架構、開放式系統，PLC則是封閉式架構、封閉式系統，而PC-Based PLC介于二者之間，是開放式架構、封閉式系統。嚴格地說，IPC一般承擔著管理控制任務和協同下級小型控制器或智能現場設備的控制任務，而PLC一般用作現地控制器。由于PC技術、信息技術、通信技術的交替發展，使得研發PC-Based PLC的投資相對減少，會有更多的廠家來共同推進PC-Based PLC的發展。因此，PC-Based PLC會有非常好的發展前景，但這并不意味著在短時間內PC-Based PLC會取代PLC，PLC和PC-Based PLC將會在競爭的發展中逐漸走向融合[1 、2]。

2、 基于PC-Based PLC架構系統的應用技巧

2、1AI模塊

AI（Analog Inputs）的多寡對系統的運行的實時性和穩定性有較大的影響，尤其是當AI模塊較多時其影響更大。主要原因為：I-8000模塊的CPU僅僅是一款主頻只有40MHz的80188的控制器，其數據處理能力、存儲空間有限，導致其運算、邏輯處理以及事件響應的快速性就沒有IPC那么強大，由于CPU要完成一次A/D的整個過程必須要進行采樣、保持、同步、轉換、存儲、處理以及運算等一系列的過程方可完成，比較費時，因此，當要完成的AI通道數較多時，必然會影響采樣的實時性和系統的穩定性。通常而言，在一個I-8000模塊中，一般不要超過兩塊如I-8017H系列的AI模塊為佳。

2、2繼電器輸出模塊

繼電器輸出模塊對整個系統的影響最大，處理不好，將會導致整個系統崩潰和經常出現當機、主機板燒壞等現象，由于I-8000模塊的供電一般為10～30VDC，總的輸入功率為20W，不像IPC的輸入功率為250W那么大，假如繼電器輸出模塊尤其是大功率繼電器模塊插放的太多，由于系統供電能量不足，將會導致其輸出不正常，控制系統經常誤動作，導致系統崩潰、當機，甚至會導致主控板燒壞，使系統的穩定性、安全性以及可靠性存在許多隱患因素。一般而言，像I-8060、I-8058、I-8063、I-8064、I-8065、I-8066、I-8068、I-8069等不要超過兩塊，尤其是I-8060、I-8063、I-8064、I-8065、I-8069這些功率模塊最好為一塊。假如系統要控制的功率繼電器較多，可以采用普通光隔開關量輸入/輸出模塊如I-8042利用多級放大的原理連接。

2、3通信處理

在由PC-Based PLC架構的控制系統最為重要的一個環節便是與上位機進行的實時數據通信過程，而這一環節往往是制約系統實時性和穩定性的因素，它容易出現數據瓶頸。因為上位機通常為Windows操作系統，應用程序一般有人機交互界面和實時顯示界面，而往往將人機交互界面和實時顯示界面設計為前臺窗口，數據通信、分析以及存儲設計為后臺運行，但Windows 并不是作為實時操作系統設計的，是搶先式、多任務、基于消息傳遞機制的操作系統，但僅憑消息調度機制，顯然不能滿足實時系統的要求，難以保證準確實時地完成前后臺控制任務。因此在Windows環境中，采用多線程技術，可以有效地利用Windows等待時間，加快程序的反應速度，提高執行效率。用一個線程管理計算機數據通信，另一個線程進行數據處理、分析與存儲，這樣在滿足數據連續采集的同時，增強了系統事件響應和通信控制的實時性。

PC-Based PLC與上位機一般采用RS-485、CAN、ModBus或者Ethernet，假如采用RS-485、CAN、ModBus時，則要合理分配通信口，一般RS-485、CAN、ModBus的通信適配器卡有兩個口，因此假如控制系統有兩個I-8000模塊，上位機可以采用一個通信口與兩個下級控制器通信，但是假如有四、六個……，最好將其分成兩組，上位機則采用兩個通信口分別與其通信，上位機采用兩個線程編寫通信程序，配置圖見圖1所示。

2、4 電源配置

假如一個控制系統有多塊I-8000模塊，考慮到系統的經濟性以及安全性，最好每兩塊I-8000公用一個開關或者線性電源，考慮到電源本身的功耗，此時電源的功率必須大于60W，并且每個電源模塊分別接入～220VAC或者～380VAC的電源，千萬不要串接。選擇開關電源時要注意選用系統功率因數大于0.99且紋波電壓Vrms≤1.0%、紋波系數≤0.2%的功率密度大、電磁兼容性好、低紋波開關電源。同時將控制器I/O通道和其它設備的供電采用各自的隔離變壓器分離開來，有助于提高控制系統的抗干擾能力。