自動化是提高生產力和降低生產成本的關鍵之一。繼電器、PLC 和工業 PC (IPC) 等技術進步正在推動工業自動化，這正在改變機器與人的交互方式。本文將討論工業自動化、PLC 和工業 PC 中廣泛使用的二次控制系統硬件。我們還將根據您的應用需求討論哪種類型的雙控制系統可能最合適。
什麼是PLC？
可編程邏輯控制器 (PLC) 廣泛用於製造工廠的流程自動化。早在 70 年代，PLC 就改變了自動化系統的遊戲規則。 PLC 旨在取代電氣面板和接線盒。隨著時間的推移，PLC 已經升級為更穩健的設計、可擴展的功能和可編程系統。此外，PLC 的編程語言（稱為梯形圖邏輯）允許為機器自動化靈活定制 PLC。這種可靠性和多功能性使 PLC 成為替換舊繼電器和接線盒的流行選擇。
什麼是工業計算機？
在半導體微電路呈指數級發展的過程中，個人計算機 (PC) 也得到了發展。隨著計算機芯片變得更強大、更小和更便宜，工業計算機正在自動化行業中佔據一席之地。工業 PC 可以提供 PLC 監督控制，但具有更多的工作負載，例如 HMI、網關、AI 應用程序等。工業 PC 可以通過 GPU、TPU、VPU、NVMe SSD 等性能加速器整合這些工作負載。整合工作負載的能力減少了他們在工廠中的硬件空間。傳統計算機和工業計算機具有非常相似的基本組件，例如 CPU、RAM、SSD 和 GPU。但是，工業 PC 的製造和設計能夠承受極端環境條件，從極端溫度到衝擊和振動。當暴露在惡劣的環境中時，普通 PC 會很快發生故障。使工業 PC 極其耐用的一些設計和構造材料包括無風扇設計、一體式機箱和工業級材料。此外，工業計算機的應用也很廣泛。它們不僅支持最新技術，還支持工廠自動化常用的傳統技術，如串口、COM、M12連接器、DIO、GPIO等，導致工業PC在工廠自動化中的快速增長。
工控機和PLC有什麼區別？
一、操作
PLC 帶有一個實時操作系統，它不斷地監視來自連接設備的輸入，然後根據其程序執行決策命令。此外，PLC 的操作系統 (OS) 專門設計用於執行控制任務。因此，PLC 通常不需要防病毒程序或註冊表清理程序，從而提高了運行期間的處理性能。
工業 PC 可以執行與 PLC 相同的任務，但它們的操作系統允許它們運行 PLC 無法運行的各種應用程序和程序。有了這些功能，IPC 不僅僅用於管理目的。工業 PC 可以整合工作負載，減輕硬件負擔。然而，Windows 和 Linux 等 IPC 操作系統容易受到網絡攻擊，但現有的防病毒軟件和防火牆已經足夠先進，可以降低這種風險。
2.編程
工業 PC 和 PLC 之間的下一個區別是程序的開發和運行方式。 PLC 通常實現基於掃描的程序執行，而工業 PC 通常是事件驅動軟件。例如，IEC 61131-2 標準中指定了 PLC 軟件邏輯，例如梯形圖邏輯或其他供應商特定的語言。相比之下，工業 PC 使用 C/C++/.NET 等編程語言在眾所周知的 Windows 或 Linux 操作系統上運行。因此，工業 PC 由於在開發人員中很受歡迎，因此更容易編程。它們還允許系統與比梯形邏輯更多的機器和設備進行通信，這需要專門的培訓才能學習，這要歸功於通用編程語言，如 C++。
3. 安全
安全是工廠自動化的缺點之一，如果不認真對待，公司將損失慘重。工業系統必須考慮兩個基本安全原則。首先，阻止來自未經授權的外部訪問的攻擊。其次，用戶的訪問權限根據其權利或任務受到限制。過去，眾所周知，PLC 可以免受惡意軟件攻擊。然而，一些攻擊者已經開始開發 PLC 惡意軟件，就像他們的西門子 PLC 遭到破壞時發生的 Stuxnet 一樣。然而，工業 PC 也容易受到惡意軟件的攻擊，需要使用防病毒軟件或硬件模塊進行全面保護。一些工業計算機使用主板內置的 TPM（可信平台模塊）2.0 來加密數據。
4.質量
關於構建質量，PLC 和工業 PC 都設計用於在極端條件下運行。由於工業 PC 不同於傳統的台式機或工作站，因此工業 PC 非常堅固耐用。以下是工業 PC 的一些工業特性：
無風扇設計
寬溫度範圍
抗衝擊和振動
高 IP 等級
可擴展模塊
支持傳統技術的高級 I/O
在構建質量方面，PLC 和工業 PC 相得益彰。然而，工業 PC 受益於其緊湊的尺寸。 PLC 通常體積龐大，安裝選項有限。由於散熱不良，某些PLC在安裝過程中也會過熱。相比之下，工業 PC 相對較小，並具有多種安裝選項，包括 VESA 安裝、機架安裝和 DIN 導軌選項。此外，一些工業 PC 配備了點火控制系統，可用於車輛。
5.可擴展性
無論是PLC還是工業PC，都必須控制各種設備進行控制、監控和通訊。因此，PLC 和工業 PC 配備了多個 COM 端口和其他 I/O 功能，包括傳統技術。一些常見的工業通信協議是 CANbus、Modbus、Profibus、EtherCAT 和 EhterNET/IP。這些技術已經內置於大多數 PLC 中，儘管兩者都可以支持它們。另一方面，工業 PC 具有內置擴展槽以增加其多功能性。因此，工控機對於能夠處理的I/O操作數量有著更高的門檻。此外，工業 PC 配備了各種 COM、LAN、USB 和 HDMI 端口。這些功能允許工業 PC 整合來自不同設備的工作負載，而不僅僅是 PLC。例如，工業 PC 可以自行運行 HMI 應用程序，而 PLC 則需要單獨的 HMI 應用程序才能在顯示面板上顯示內容。讓工業 PC 更加特別的是它們能夠支持從無線網卡、5G 模塊、SSD 驅動器到 GPU 加速器的無數擴展。
6.計算能力和存儲
PLC 是用於自動控制的強大控制器，因為它們的微處理器設計用於執行特定功能。 PLC 可以輕鬆處理高速 I/O 和小型自動化應用。然而，自動化項目變得越來越先進，需要更多的計算資源。這就是工業 PC 的用武之地。工業 PC 使用更多的存儲空間和成熟的處理器，例如工作站計算機，可以運行計算密集型和存儲密集型應用程序。此外，通過GPU、TPU、CPU、VPU等性能加速器，工業計算機協同機器視覺應用，可以像在智能流水線上一樣進行智能計算。
七、費用
簡而言之，比較 PLC 和 IPC 的成本表明，對於較小的應用程序，PLC 更便宜，而 IPC 的初始成本更高。然而，隨著應用變得越來越複雜並且需要更多的計算資源，PLC 的總成本可能會超過工業 PC。雖然 PLC 的初始成本較低，但當需要額外的處理能力或外圍設備時，價格會呈指數增長。相比之下，工業 PC 的前期成本較高，但在需要處理能力升級和可擴展性時要便宜得多。
如何選擇工業PC和PLC
當您為工業自動化系統選擇可編程控制器時，PLC 和工業 PC 都應該佔有一席之地。 PLC更適合運行功能嚴格的小型自動化系統。此外，PLC 可靠、經濟且高度可靠，適用於工業部署。另一方面，工業 PC 非常適合對計算資源和存儲有高要求的解決方案。對於需要控制器多功能性的複雜應用，工業 PC 的總擁有成本 (TCO) 很低。 PLC 是安全的，因為它們沒有無線連接，工業 PC 也同樣安全，這要歸功於最先進的網絡安全軟件，而且標準硬件非常可靠。一些應用程序可能同時使用 PLC 和工業 PC 來平衡彼此的成本和收益。最後，這取決於您的生產過程中實現了哪些功能。
