现代自动化工厂中的控制系统技术看起来都十分接近。任何系统都包括带有处理器的控制仪表箱，可以连接多台现场设备的I/O卡。这些系统还会装备计算机和服务器，显示流程变量和工厂设备的图像，提供工厂特定条件的相关报警信息。
然而，尽管控制系统大体相同，使用的场合也类似，它们在工业和控制应用中的运行方式还是可能有重要的差别，这就使得选择成为了一项艰难的任务。
因为技术的进步已经使得控制系统的能力远远超出了固有的边界，控制系统技术的选择也就变得更加的困难。技术的发展消除了很多控制系统之间的差别，让用户有了更大的选择空间（当然用户因此也就倍感头疼）。多种控制系统搭配，可以综合多种控制器的优势，但是同时也增加了选择的难度。
随着控制系统的发展，流程本身也会面临一些挑战。现在，工业环境已经变得越来越复杂，要求越来越苛刻。需要高速控制、运动或者特殊模拟输入输出的流程已经非常普遍。工业控制不同平台之间的区别很模糊，流程需求上的差别也并不明显。一开始，必须首先要识别出公司在运营方面的要求，理顺流程，使之最适合公司的产品线。理论上，选择控制系统开始于对流程及控制需求的全面分析。
控制系统的选择会非常显著的影响到总体的拥有成本，它不仅包括控制系统本身的成本，还包括驱动运营的流程和机器的持有成本。总体控制系统的硬件和软件连接强度，会对成本产生影响。
什么是控制系统的硬件连接能力？举例来说，通过人机界面，可以减轻系统的通讯负担。包括一些次要的控制元件，比如运动驱动和条码扫描仪，当这些元件不经过I/O板卡直接连接的时候，控制系统面向关键控制实现了优化。代码的开发更加简单，而次要的周边元件的选择不必受到控制系统驱动的限制。这会提高性能，增强可靠性，对机器或者流程实现更好的控制。
软件连接能力也就是数据通讯能力。这种连接会显著降低数据分享的成本，保证控制系统可以与任何同工厂层相连接的设备共享数据，也可以连接公司的ERP或者SCADA系统。这种软件连接工具并不需要支付许可费用。
关键标准
从本质上说，任何与控制系统平台有关的选择决策都需要基于它的功能、生命周期成本，当然还有价格，其中后两个因素是相关的，但是关联的方式并不明显。比如说，新的控制系统的初始成本可能会对购买产生影响，这包括系统的硬件软件，更重要的还包括开发控制系统架构所需要的时间。软件和硬件成本相对来说容易确定，但是为了满足工厂流程的需求，花在编程以及配置软件架构或者解决方案上的开发时间应该处理？从成本的角度来说，这是最难进行评估的项目。
事实上，系统供应商的经验对于开发时间有着巨大的影响，同时它也会取决于技术和最新软件开发工具。一些流程上运行的设备，只是需要梯形图进行软件开发，而另外一些高速运行的设备装备有机器人，则需要高级机器人功能模块和路径计划功能。后者需要模板和拆箱即用的功能，比如可以执行类似温度控制这类特殊的任务。如果软件架构的程序必须要经常修改，就需要适应由于存在不同客户需要而产生的不断变化的流程需求。这时候，就要使用最先进的经过改良的开发工具。新近开发的系统通常大幅提升了基于Windows的设计与开发软件的功能，易于学习和使用，具有长期的优势，并且可以从整体上降低生命周期成本。
应用为王
选择控制系统开始于分析流程和控制需求。每一个流程应用及其变量都有着特定的需求，需要基于I/O功能的多少、连接能力以及流程中使用的机器的复杂性和功能确定控制器的类型。对于一个严格控制中的流程来说，要考虑的因素还要包括流程需要的扫描次数以及应对问题流程中偏差的反馈时间。
扫描和反馈时间通常就是控制系统完成一个工作周期所需要的时间。确定这两个时间可以了解系统的输入状态，清空内存，执行软件程序并且更新输出。
机械零件较少、而电子和电气元件较多的设备通常需要高速扫描和反馈。高速的结果是功能更强，可以驱动多台设备，支持快速设备更换。
在食品和饮料行业可以找到这类设备。该行业总是需要非常快的速度，机器本身就具有电子同步和许多先进机器人的功能。这些机器可能需要一台非常快速的控制器，扫描时间只有50到100毫秒，装备非常高速的I/O接口或者运动控制网络，可以处理很多输入输出指令。因此，扫描和反馈时间在很大程度上需要取决于控制器的处理器。很明显，执行这些任务的时间越短，该系统的成本就会越高。
但是，尽管扫描和反馈的速度要求很高，我们也不能忽视系统内存的重要性，它对于输入软件程序非常重要。在前面提到的例子里，需要1MB或者更大的内存才能应对多种产品。然而，这也对相应的I/O和通讯界面的类型和数量提出了要求。
了解即将在流程中使用的I/O准确数量和类型非常重要。举例来说，热电偶和RTD需要模拟输入，而传感器和按钮则需要数字输入。还应该了解输出的类型，比如控制阀和驱动是模拟量输出，而中继器和接触开关则是数字量输出。根据收集到的信息，可以确定最佳以及最经济的控制系统的类型。
另外还需要指定控制平台。根据经验，集散控制系统（DCS）在有超过2,000个I/O节点、数百个PID回路时达到最佳工作状态。I/O节点较少的场合可以使用PLC和HMI混合控制系统，这样成本要低的多。
在像机器人这一类的应用中，使用先进数学计算方法的控制器，可以帮助实现机器人平滑的协调运动。控制器中处理器的功能有如下作用：驱动运动和逻辑功能，使用单一的处理器和程序管理多台机器人。有一些情况，整体控制需要在处理器缓存中执行，才能保证程序运行的速度最快。
这些技术创新的目的，是通过消除单独的控制器，实现一台控制器控制多台机器人和它们的中央处理器，削减硬件成本。它还可以在机器设计中嵌入机器人的拾取摆放功能。
在准备好硬件之后，就需要进行软件开发帮助机器人实现各种运动。比如施耐德电气">施耐德电气就拥有一款可以几乎完全自动化的执行复杂机器人电机轨迹计算的开发工具。在这款工具中，可以使用功能模块图编译能够确定机器人运动和目标位置的简单笛卡尔坐标系。接下来，可以将功能模块进行转换，通过一个插值过程，在程序中实现所有期望机器人可以实现的运动行为。
这款工具还拥有几何混合功能，可以通过混合机器人的运动轨迹减少循环时间，优化机器人到达目标点的速度和距离。在流程中，像智能加速监控这类功能可以减少机器人在弹射过程中的重力加速度。要知道有些时候，重力如果超过某个特定水平的话，可能会大于机器的握力。
普遍的怀疑
控制系统的生命周期很长，因此确保它们具有高可靠安全PLC的优势还不仅仅体现在初始布线简单这方面。一旦生产过程出现意料之外的中断，基于安全PLC还可以快速恢复生产，为公司节约大量开支。性、功能强大且灵活、低成本、易于维护和升级非常重要。一旦流程和机器投入使用，它们就会很快集成到控制系统的软硬件当中。
从这个意义上来说，流程中的问题就是要在大部分时间里提高对于控制器功能的关注度。但是在工厂的运营环境中，基于应用的控制器需要面临一系列相悖的准则：简单并且稳定，还是开放并且功能强大？
比如，一些流程或者机器需要按照顺序进行控制，这也就是说，它们需要离散的输入和输出，确定的状态，基于事先定义的时间和事件顺序。这种理想顺序通常只要在出现异常情况的条件下才会被打断。PLC一般就是用来控制这一类的机器或者流程。
然而，PLC也可以用于控制连续的流程。这类流程一旦启动之后没有一个确定的开始或者结束状态，但是流程一直在一个稳定的状态下运行。PLC的控制程序可以使用比如温度传感器这类设备（根据实际温度的测量结果，提供0至10瓦特的可变信号），持续的监控流程的稳态值。接下来，它还可以运行其他设备，保证稳定的状态，比如指定阀门打开的比例（从0到100%）。
前面提到的这些属性都强调PLC逻辑运行的功能。在这些条件下，使用一种与中继布线方法非常类似的梯形逻辑编写程序，然后在运行前将这些程序输入到PLC的处理器内存当中。在实际的运行中，处理器可以通过使用输入界面读取来自现场设备的输入数据，然后执行已经存储在内存系统中的控制程序。这一顺序持续不会中断，只有修改控制程序才能进行改变。
简单编程也可以扩展到硬件当中，也就是被人们称为固定I/O PLC的小型、非模块化PLC。这些设备的内存较小，适用于I/O节点数量较小的固定配置场合。而模块化PLC则允许安装多个I/O模块，可以在更加复杂的环境中使用。
由于PLC结构简单，故障诊断也非常容易。实际上，基于PLC的架构也允许用户使用数字信号提供安全功能，而不是在中继器中进行硬布线。当然，简单还不仅仅体现在初始布线方面。一旦生产过程出现意料之外的中断，还可以快速恢复生产，这也可以为公司节约大量开支。
一个关键性的差异在于安全PLC的联网功能。举例来说，西门子为驱动和现场设备提供基于Profibus和Profinet网络的安全PLC。
另外一个方面，使用安全PLC可能增加的成本也应该加以考虑。然而，必须要强调的是，安全PLC硬件的成本远远不能跟生产过程中断带来的收入损失相提并论。如果装备在车间中的保护技术没有得到很好的安装或者维护，考虑成本肯定会让问题变得更加复杂。而如果出现人员伤亡的情况，则可能会带来法律方面的问题。
但是，控制系统并不是运行在真空之中。技术在进步，有了编程语言和通讯功能，还包括其他一些重要特征。这些进步已经将传统的控制器升格为可编程自动控制器（PAC），它综合了传统PLC和个人计算机的特征。
PAC控制器将通讯标准的开放性融合到PLC功能之中，扩展了编程语言，可以使用以太网的TCP/IP接口进行编程。所有这些都需要8G或者更大的内存。简单的说，PAC控制器在一套系统中综合了PC和PLC的硬件和软件架构，灵活性和稳定性都有所提升。事实上，PAC可以作为PC中的软控制器存在，基于微软的Windows XP或者Windows CE操作系统，也可以是机架型或者是基于终端的系统。
减少差别
随着PAC的发展，控制器不再依据尺寸进行分类。对于这些多功能的控制系统，需要根据它们的特征以及适用的应用类型进行区分。但是随着PLC自身的功能扩展到PAC，人们也开始采用更新的控制技术，进一步拓宽了控制器定义的范围，从好的方面说是综合性提高，从坏的方面说就是区别更加模糊了。
并且，控制系统的发展还包括带有逻辑和安全功能的运动控制，可以进一步增强制造执行架构的集成性，提升绩效。现在，控制架构越来越开放，可以基于同一款通用的面向对象的编程工具，驱动来自不同厂商的任何处理器、硬件模块和控制解决方案。这当然会提升控制系统的效率，消除流程相关的差异。
但是，与此同时，随着控制系统硬件和软件供应商不断的为其产品增添新的功能，用户和系统设计师也可以期待不同控制器之间的差别逐渐消失。最终用户仍然需要参与到系统的功能与特性评价工作当中，只有做到这些，用户才能够确定选择何种PLC、PAC、DCS或是将多种系统搭配，满足自身的需要和预算目标。
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亚洲推动可编程控制器的增长
根据ARC顾问集团最近发布的一份报告显示，随着全球各地区制造业逐渐回暖，全世界制造业和基础设施领域的投资带动可编程逻辑控制器（PLC）和可编程自动控制器（PAC）市场的稳步增长。ARC同时指出了自动化市场在全球经济中生存主要依赖的几个行业。
尽管在刚刚过去的全球性衰退中，工业自动化方面的投资有所放缓，但是这种影响只是暂时性的，有一些关键性因素将在未来五年推动自动化、尤其是PLC和基于PLC的PAC市场的增长。
并不是每一个领域都会有稳定的市场增长。工业基础设施现代化的需求和油气相关领域的强劲复苏，将会是增长的引擎。而其他的一些行业，比如生命科学和主要的金属冶炼，也会在2011年和未来几年显示出全面的发展势头，ARC集团《PLC及基于PLC的PAC全球展望》报告的首席撰稿人高级分析师Himanshu Shah如此说道。
全球各个地区PLC和基于PLC的PAC市场在2010年都有所增长。欧洲、中东及非洲地区显示出一种健康的增长。而在该地区内部，德国的制造和自动化行业发展态势良好。北美地区的市场也实现了温和的增长。随着汽车市场的反弹和金融状况的好转，在发达经济体PLC和基于PLC的PAC市场增长将持续。
得益于消费刺激政策、更为强势的金融环境以及国内消费者对于物资和服务的强劲需求，相对于发达经济体来说，新型市场尤其是亚洲市场的增长更加激动人心。亚洲市场，尤其是排除日本之外的PLC和基于PLC的PAC亚洲市场，预计将在未来五年的时间里将继续迅猛发展。
从总体上来说，受中国、印度和其他亚洲市场的驱动（还有有限的一部分来自拉美），PLC和基于PLC的PAC市场已经复苏。为了实现工业基础设施现代化以保证在全球经济中竞争力，以及基础设施行业，是未来五年全球PLC和基于PLC的PAC市场发展的主要动力。
全球化不仅会带来更多的商业机会，也会增加竞争的压力，引发经济重心转向新兴的地区。新兴集体是未来的发展引擎。展望未来，部分得益于基础设施行业，全球经济的总体形势是好的。ARC认为，自动化将在基础设施现代化方面继续扮演关键性的角色，提升效率和产能。
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元器件的系统整合
面向中小型OEM的单机自动化之道罗克韦尔自动化">罗克韦尔自动化OEM元器件事业部总经理张少剑向《亚洲控制工程》介绍了面向中小型OEM的单机自动化发展方向和平台化应用趋势。
傅昆，本刊编辑
就机械制造商OEM的自动化应用而言，相当一部分机器控制属于独立控制系统，即单机应用，这类设备常常无需多台机器联网，控制规模较小，需要中小型控制系统、驱动和低压元器件等等进行配合，需要软件和控制功能的模块化配合，而这种配合，随着OEM制造商升级换代，出口增加、差异化竞争和元器件供应链压力等驱动因素的变化，正在变得越来越重要，这种配合，代表了中小型OEM单机控制的重要趋势之一系统化。
罗克韦尔自动化（RA）OEM元器件事业部正是基于这一背景而迅猛发展，该事业部总经理张少剑认为，无论从当前中小型系统的OEM制造商用户需求、对罗克韦尔自动化原有各个元器件产品线客户和渠道的整合需求，以及公司战略管理的角度来看，OEM元器件业务都是应运而生。其实质是对RA所有涉及该部分用户的自动化产品（包括变频器、小型PLC、伺服控制、低压元器件等）进行统筹规划，从用户应用需求进行定位，加强特定渠道合作。
对于中小型系统的OEM用户，张少剑认为，这些OEM对传统控制元器件的升级换代需求，对机器设备的差异化竞争需求，对确保元器件供应链可靠性的需求，以及越来越多的机器出口业务对高品质元器件的需求，给RA的中小型OEM业务带来了重要机遇。
事实上， R A 的O E M 元器件业务增长相当迅速，3年来将近翻了两番，在包装、制造装配和一些传统行业占有较大份额。业务区域分布于华东、华北、华南，在华南地区主要为小型OEM，主要应用于电子装配行业，华北则是大型通用机械行业应用较多。此外，太阳能等一些新兴行业也发展迅速。
R A 凭借长期以来完善的自动化产品线，尤其是对大中型O E M 系统的理解和行业经验，以及强大的软件提供能力，在针对小型单机控制的系统整合方面，的确拥有一定的优势，更容易满足这类用户对提高机器性能、满足出口认证需求和差异化/定制化的期望，另外，据介绍其产品设计灵活性较好，可以根据需求进行功能裁剪，如Micro模块化控制系统方案，包括最新推出的Micro 800 PLC产品，兼容性高，提供各类功能插件，这在一定程度上提高了RA的产品性价比。
关于Micro模块化控制方案内容(CCBB)及价值体现
一整套帮助新的OEM用户选型、设计电柜及控制系统的工具，减少安装、编程时间和维护成本,降低整个机器生产设计周期的整体时间和成本。这种基于最佳控制案例而设计的模块化控制方案，为OEM客户提供Just-Right Just Enough解决方案，包括:
bull; 产品选型
bull; 配电盘布置图 CAD
bull; 电气连接图 CAD
bull; 预编写的PLC程序设计，HMI 人机界面设计
bull; 实现基本的控制和通讯组态
bull; 诊断信息收集和报告
bull; 参数备份和恢复 (PBR)
bull; 快速启动向导，CCBB应用功能说明
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无缝集成的力量
面向复杂FA应用的一体化控制平台欧姆龙自动化">欧姆龙自动化市场统括部控制与传动市场部部长柳泉向《亚洲控制工程》介绍了欧姆龙最新的Sysmac自动化平台理念及其市场应用。
傅昆，本刊编辑
作为一家在工厂自动化（FA）领域颇有影响力的自动化厂商，欧姆龙自动化一直在探索如何打造覆盖传感、控制与传动的全方位自动化品牌，并从中小型的优势市场拓展到中高端应用，成为OEM领域的第一领导厂商。对此，近年来欧姆龙加快了传动与控制方面的中高端产品研发速度和本地化进程，尤其是加强了产品线的整合力度，致力于提供无缝集成的一体化控制平台。
在最近隆重举办的欧姆龙新品发布会及欧姆龙自动化中心（ATC）开业活动上，欧姆龙推出了最新的Sysmac自动化平台，笔者认为，与以往很多自动化元器件的简单搭配所不同，Sysmac才是从整体理念上真正迈出了系统化的一大步，除了整体的平台设计理念有所突破，其中，对高端运动控制的集成，以及对一体化工程环境的重视程度更是值得关注。
当前中国OEM制造商们在继续追求机器效率、设备速度和更低成本的同时，开始越来越多地关注控制精度、安全性和差异化，对专用自动化产品的需求、对多类自动化产品和多个自动化品牌的兼容性/开放性要求、对加快新产品上市时间的要求，包括对设计/诊断/维护的要求，催生了开放的一体化控制平台出现，欧姆龙自动化市场统括部控制与传动市场部部长柳泉认为，这就是Sysmac系统的理念初衷。
Sysmac以NJ系列高端PLC为核心，无缝整合了最新的G5-ECT伺服控制器、G5系列AC伺服电机、3G3MX2系列变频器，FQ-M系列视觉传感器等，提供真正统一的工程环境Sysmac Studio，已经可以提供集逻辑、运动和视觉控制于一体的系统，后续还将陆续增加变频器， 传感器，视觉产品和安全产品到这一平台 ， 柳泉表示。
该平台的无缝集成体现在控制器硬件、工程软件和网络通信等几大方面：
最新的NJ系列PLC集成了运动控制、逻辑顺序控制和视觉控制功能，配备异常记录和系统监视功能，可靠性更为提升；
在软件方面， S y s m a c S t u d i o 完全超越了原有的CX ONE编程软件，基于IEC 61131-3国际标准的编程环境，可以在一个环境下对各类自动化产品进行统一配置，变量全局调用，同时还实现监控和运动仿真功能，真正做到了All in One。
开放、集成的网络通信无疑是Sysmac的又一亮点。据了解Sysmac在设备层采用了实时同步EtherCAT网络技术，实现大容量高速数据传输，最多可同步64轴，在监控层和信息层采用了EtherNet/IP，实现开放可靠的上位通信与远程监控。
该平台将在电子、印刷、包装机械、纺织、食品饮料机械、机床等领域中，尤其是涉及高精高速控制和复杂运算的场合中大展身手，柳泉对这一集成平台信心十足，我们同时也会继续保护用户原有投资，帮助实现系统的整体最优化。
