工程师视角下的可编程逻辑控制器(PLC)

选择最佳 PLC 是一个复杂的过程

选择 “最佳” PLC 并非易事,因为 PLC 的生命周期复杂,其运行寿命往往以数十年计算。此外,有许多人员会与 PLC 及相关硬件 / 软件交互,例如:

  • 系统集成商或机械设计师负责选择 PLC
  • 工程师、程序员或技术人员为 PLC 编写代码
  • 技术人员和工程师调试基于 PLC 的设备
  • 技术人员负责设备维护
  • 工程师、程序员或技术人员修改设备和软件
  • 工程师、程序员或技术人员可能添加远程接口或工业 4.0 数据共享功能
  • 工程师、程序员或技术人员可能在未来更换 PLC

参与此过程的人员数量因系统复杂度而异。有时,工厂中一位熟练人员会承担所有任务;而最复杂的系统则需要外包团队与内部人员合作,共同设计、实施和维护基于 PLC 的系统。当考虑人员流动和晋升时,选择过程会更加复杂 —— 在 PLC 长达数十年的生命周期中,团队人员不太可能保持不变。

选择 PLC 的软性要求有哪些?

PLC 及相关组件用于工业自动化控制流程。系统停机始终是一个重要问题,因为其成本可能高达每分钟数百到数千美元,包括劳动力闲置、产品浪费、商誉损失以及为提升产量而支付的加班费。换句话说,与 PLC 的全生命周期成本相比,其初始成本微不足道。

选择最佳 PLC 是一个全面的过程,需要考虑 PLC 的硬性要求以及许多内部因素。以下是一些软性要求:

1. 工厂标准化选型

部分工厂会选择单一 PLC 或 PLC 系列用于车间生产。这有诸多优势:技术人员可专注于单一 PLC 及其配套软件包;物流也更简化,因为同系列 PLC 可能共享许多附件(如插件模块或扩展模块)。

2. 软件兼容性与开发方式

软件是 PLC 选型中最具争议的话题之一。一方面,纯粹主义者坚持所有程序必须用梯形图逻辑编写;另一方面,有人会使用最新的 Python、C++、Node-RED、MATLAB 等语言编写程序,然后通过 Docker 将更改推送到生产系统。两种方式都有其合理性,但前提是团队需考虑自身技能水平,并理解 PLC 的长生命周期和高停机成本。DigiKey 提供的解决方案可满足这两类需求。

3. 未来扩展能力

未来扩展是 PLC 选型的重要考量。扩展 PLC 功能(如增加高级控制模式、添加传感器 / 执行器,或增加网络远程控制和数据监控功能)的情况并不罕见。这一软性要求意味着 PLC 在计算能力和内存方面应预留冗余,同时需具备充足的硬件和网络扩展资源。

4. 设备改造的高成本

基于 PLC 的设备改造成本高昂,这反映了该工作的高度专业性 —— 程序员必须理解 PLC 软件以及所控制的工艺 / 机械,包括启动、停机和错误处理等所有极端情况。因此,制造商通常不愿对运行中的设备更换 PLC。他们可能每隔几年就更换工作站,但 PLC 可能在设备数十年的使用周期中保持不变。

5. 抗过时性与市场普及度

这一因素自然意味着 PLC 选型往往倾向于选择流行品牌,以防范未来淘汰风险。具体包括:

  • 期望 PLC 及相关部件在未来十年内仍可采购
  • 期望有成熟的 PLC 维修行业支持设备维护

例如,罗克韦尔自动化在 30 多年前推出了 SLC 500,约 10 年前停产,但二手或修复的模块(如经典的 1746-0V16 16 路半导体输出模块)可能在未来百年内仍可获取,以支持大量仍在运行的 SLC 500 系统。

6. 生态系统支持力度

最后一项软性要求是对制造商、职业院校、工程院校、教材出版商及更大社区提供的支持的考量,包括社交媒体上的操作指南视频等内容。拥有更广泛支持体系的 PLC 往往更受欢迎。

总结

选择 PLC 是一项复杂的任务。除了下一部分将讨论的硬性规格外,还存在许多软性要求。最终的选型决策是一个全面的考量,需兼顾 PLC 的技术参数及其生命周期中 “未来谁将使用它” 的实际场景。

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