冗余技术是中型和大型PLC的门槛
作者:剑思庭
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。
我们再来看看现在流行的大型PLC在冗余技术上的区别。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。
接下来我们再看看国产大型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。也希望此款国产的大型PLC能够在传统制造业领域开花结果吧。
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