大多數工業控制器，如可編程邏輯控制器（PLC）和可編程自動化控制器（PAC），可以處理基本功能，如離散和模擬輸入/輸出（I/O）連接的實時控制。事實上，這種類型的功能是大多數控制器自帶的，關注點主要是能處理的I/O點數量的能力，通常情況下這很容易確定。

為了更好的適應工業物聯網的實施，在選購工業控制器時，企業還需要考慮其它先進功能，如數據處理、通信和高速控制等。了解如何實現控制器所需的功能，以及新功能將如何改進設計，可以幫助制造企業提升效率。

數據處理功能

具有高級標記名稱編程的現代控制器通常提供各種數據處理功能，包括內置數據記錄。某些高級控制器，還可以與企業級系統中的標準數據庫交互，例如企業資源規劃（ERP）系統。

將數據直接記錄入連接到控制器的USB存儲設備是一個重要功能，并且通常是許多應用中的要求。具有數據記錄器功能的控制器，通常支持格式化的USB筆式驅動器或迷你SD卡，每個存儲空間都高達32GB。

數據記錄通常基于事件或調度。事件由狀態更改觸發，例如布爾類型數據狀態轉化。調度數據記錄則被設置為定期發生，例如每分鐘、每小時、每天或每月。

可記錄的標記數量通常有限，但應為每個調度或觸發的件配置至少50個標記值。系統錯誤也應與錯誤或事件發生的時間和日期一起存儲。日志文件名應該是可配置的，或者根據用戶的偏好自動生成。

除了就地記錄數據之外，一些控制器還可以與信息技術企業系統進行通信。連接到控制器的OPC服務器就是一個例子。允許服務器從工廠車間的控制器收集實時數據，并在標準數據庫中進行檢索、添加、刪除和更新數據記錄。這是通過支持與微軟Access兼容的數據庫、結構化查詢語言（SQL）服務器或開放式數據庫連接（ODBC）的連接來完成的。

一些市場上的軟件工具允許用戶在IT企業系統和PLC之間建立連接，從而可以從PLC收集數據并保存在數據庫中。這些服務器的配置工作量通常很小，用戶可以將其配置為僅收集其流程所需的數據。

這些數據庫功能，提供了跟蹤物料移動和生產指標的實際應用。執行實際生產任務的控制器，可以跟蹤工廠車間進度，以確保對生產制造時間的優化。它還可以跟蹤物料的消耗。此信息可用于調整庫存，以確保在需要時物料供應充足。

通過在生產零件或產品時記錄生產數據，這些功能還可用于跟蹤產品從頭到尾的狀態。保存最終產品的狀態，數據庫的內置日期/時間戳功能，可用于滿足質量保證或審核要求。

通訊功能

選擇自動化控制器時需要考慮的另一個重要特性是通訊能力。應提供多個以太網和串行通訊端口，以便與人機界面（HMI）、電機驅動器和其它設備輕松集成（圖1）。

圖1：生產力依賴于數據收集。控制器的通信和數據處理功能可以連接到許多不同的設備。

這些高速以太網端口也可用于點對點（P2P）或業務系統網絡。對EtherNet/IP和ModbusTCP/IP以太網協議的支持，這點也是非常重要。

同時，控制器應提供其它通信端口，用于USB輸入/USB輸出、迷你USB、迷你SD、遠程I/O、RS-232和RS-485連接。

這些連接，可實現簡單的編程訪問、與驅動器等高速設備的連接，以及與運行人員的監控人機界面（HMI）集成。它們還支持發送電子郵件、掃描儀/客戶端和適配器/服務器連接以及用于遠程訪問的其它通信功能。

遠程監控應用程序，允許用戶使用Wi-Fi或蜂窩網絡鏈接連接到控制器。通過在標簽數據庫內配置用于遠程訪問的用戶標簽，遠程用戶可以監控本地控制器。

在與遠程訪問相關的硬件配置中，在遠程功能必須啟用的情況下，現代控制器應具有內置安全性，并選擇數據庫中的對應標簽以啟用對其的遠程訪問。此外，對于可以從互聯網訪問的任何設備都是如此，強烈建議使用防火墻保障安全。盡管控制器的遠程訪問功能可以并且應該配置密碼保護，但由于互聯網安全風險，安全和加密的虛擬專用網絡（VPN）連接是一種更好的選擇（圖2）。

圖2：從控制器獲取遠程數據。一些現代控制器，具有多達七個內置通信端口，可提供連接工廠車間和企業級業務網絡的關鍵功能。

與遠程控制器訪問相關的另一個保護功能是帳戶和IP地址分離配置，允許用戶在給定遠程訪問連接的情況下上載、下載或編輯程序。一個帳戶不應同時允許遠程監控和程序修改。

控制器應支持遠程監控應用程序，并包含必要的安全性。授權用戶應能夠通過Wi-Fi或蜂窩連接，將智能手機或平板電腦連接到控制器進行遠程監控。

控制器中的其它網頁服務器功能，可允許通過系統標簽、錯誤日志和事件歷史記錄對問題進行遠程故障排除，并允許遠程用戶檢查記錄到控制器硬盤或迷你SD卡的數據文件。

高速控制功能

選購現代控制器的另一個重要參考特征，是能夠控制運動和其它高速應用。執行這些功能需要高速I/O，以及強大的處理器和優先處理高速任務的能力。

雖然某些控制器提供多運動軸之間的協調，但即使兩軸之間的協調運動通常也需要特殊的硬件和內置的控制器功能。首先，需要高速輸出模塊和高速輸入模塊。高速輸出模塊生成脈沖和方向指令，以命令伺服驅動器控制兩個或多個伺服電機。這些脈沖和方向命令可以控制各種應用，例如剪切長度、縫合和協調的x-y軸移動。

注冊功能也可用于由高速輸出模塊生成的移動命令。注冊功能可以使用模塊的內置I/O，觸發多個內部和外部基于位置的事件。經由高速輸入模塊的輸入，來自傳感器的信號可以觸發移動的開始或停止，捕獲編碼器反饋位置，或者打開/關閉或脈沖輸出。

可編程鼓開關（PDS）和可編程限位開關（PLS），提供額外的高速控制功能。PDS如編碼器，能夠以高達1MHz的速率監控多個設備。這些輸入信號用于以每秒數萬次的速率協調和控制輸出。這種類型的硬件配置提供精確和準確的運動控制，與控制器掃描時間無關，后者可根據處理器負載而變化。

PLS指令的工作方式類似于帶限位開關的機械旋轉凸輪，但凸輪的虛擬形狀可以實時控制。由于此功能通常與高速輸入一起運行，因此它完全獨立于處理器負載和相關的掃描時間，從而為高速應用提供準確而可重復的時序。

圖3：控制器功能在不斷擴展。在選擇過程中應考慮數據處理、通信和高速控制等功能，以改進設計。

在選擇PLC、PAC和其它工業控制器時，用戶需要考慮超越基本功能的控制和I/O要求（圖3）。對于許多應用，控制器還需要具備廣泛的數據記錄和通信功能，以及協調運動等高速應用的控制。
責任編輯：YYX