分布式自动化系统(Distributed Automation)选型中心:原理·架构·品牌对照
分布式自动化 远程 I/O 工业以太
它是什么、与集中式 PLC 的区别、典型架构、如何配置与落地、套餐包含哪些产品、主流品牌与系列、功能对比与选型清单。
目录
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1. 它是什么(定义与边界)
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2. 与集中式 PLC 的区别
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3. 典型架构(示意)
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4. 如何配置(落地步骤)
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5. 套餐一般包含什么
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6. 主流品牌与系列
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7. 功能对比表
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8. 选型清单(不踩坑)
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9. FAQ / 备注
1) 它是什么(定义与边界)
分布式自动化:把 控制计算、I/O 与执行 按工位/单元拆散,借助 工业以太/现场总线(如 PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、Modbus/TCP、CC-Link IE TSN 等)协同,实现 多控制器 + 远程 I/O 的体系。
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离散制造/装备:常见形态是 分布式 PLC + 远程 I/O + 运动总线。
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过程/混合行业:概念一致,但更偏 DCS/混合控制 的工程方法。
2) 与集中式 PLC 的区别
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维度
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集中式 PLC
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分布式自动化
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架构
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单台 PLC + 本地机架 I/O
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多控制器/单元控制 + 远程 I/O/智能设备
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扩展性
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以机架插卡为主
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以远程 I/O 站/网络为主,规模弹性更好
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实时性
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本地 I/O 最快
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依赖实时以太(周期同步)保持毫秒级
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可靠性
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单点集中
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可做单元容错/冗余、网冗余、故障域更小
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运维
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改动波及面大
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模块化维护/上线,停线范围可控
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IT/OT 融合
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能力有限
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更易上云与边缘分析,数据分层清晰
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3) 典型架构(示意)
HMI/SCADA/MES/Edge ──┬───────── 工业以太(L3)
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控制网络(L2,实时以太:PROFINET / EtherCAT / EtherNet/IP / TSN)
┌───────────────┼────────────────────────────────────────────┐
单元控制器A(PLC/IPC) 单元控制器B(PLC+运动) 单元控制器C(安全/SIL)
+ 远程I/O站 + 远程I/O站 + 视觉/传感 + 驱动/机器人
+ 运动轴/安全I/O + 伺服/变频 + 能耗计量 + 能源/计量/OPC UA
关键词:时间同步(PTP/Distributed Clocks)安全协议(PROFIsafe/CIP Safety/FSoE)IO-LinkOPC UA/MQTT
4) 如何配置(落地步骤)
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按工艺分单元:工位/工段→每段一个控制器或控制域。
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选网络:运动优先 EtherCAT/Powerlink/Sercos;通用 I/O 优先 PROFINET/EtherNet/IP;考虑环网/冗余。
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控制器选型:轴数/循环时间/通信量;是否要 安全 PLC/冗余 CPU。
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远程 I/O:密度、通道类型、环境等级(XTR/涂层)、本安/安全 I/O。
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运动与驱动:伺服总线、位置/速度/力矩模式、同步轴/插补。
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时间同步:PTP/DC(毫秒/亚毫秒级),统一时钟域。
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功能安全:SIL/PL 等级、急停架构、F-总线(PROFIsafe/CIP Safety/FSoE)。
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工程与运维:统一工程软件、命名/版本、远程诊断、备品备件策略。
5) 套餐一般包含什么
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控制层:PLC/工业 PC(软 PLC)、电源、机架或嵌入式基座。
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远程 I/O:切片式/块式 I/O 站、模拟量/高速计数/安全 I/O、IO‑Link 主站。
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网络层:工业交换机(管理型、环网冗余)、安全网关、无线/5G(可选)。
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执行/运动:伺服驱动与电机、步进、VFD、气动/电缸、机器人接口。
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人机与软件:HMI/工业面板、SCADA/MES 对接、工程软件许可、历史/报警。
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边缘与云:边缘网关、OPC UA/MQTT、预测性维护/数据采集套件。
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配电与机柜:24V 电源、UPS、端子与线槽、散热/防护件。
6) 主流品牌与系列(常见组合)
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Siemens:S7‑1200/1500、ET200SP/ET200 系列分布式控制与远程 I/O、S210/G120 伺服/VFD、TIA Portal。
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Rockwell:CompactLogix/ControlLogix、POINT/FLEX/Armor I/O、Kinetix 运动、Studio 5000。
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Schneider:Modicon M221/M241/M251/M262、TM3/X80/Advantys 远程 I/O、PacDrive/Lexium、EcoStruxure。
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Beckhoff:CX/IPC + EtherCAT Terminals/Box,TwinCAT(软 PLC + 运动 + CNC)。
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Omron:NX/NJ/NX1P2 + NX 远程 I/O,Sysmac(运动/视觉/机器人一体)。
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Mitsubishi:iQ‑R/iQ‑F(FX5)、CC‑Link IE TSN、MR‑J 伺服、GX Works/RT ToolBox。
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B&R:X20 分布式 I/O、ACOPOS 运动、Automation Studio。
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Phoenix Contact:PLCnext(AXC F)、Axioline I/O、PLCnext Engineer。
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WAGO:PFC/Edge(Codesys)、750/753/u‑remote I/O、Node‑RED/MQTT 生态。
注:各系列的具体规格与兼容性以官方目录/手册为准。
7) 功能对比表(工程关注点)
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品牌
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控制器定位
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远程 I/O / 环境
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运动控制
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实时以太 / 协议
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安全
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IT / 开放性
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Siemens
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1200/1500→分布式/DC
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ET200 系列齐全,XTR 可选
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良好(TO/MC)
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PROFINET/IRT,*EtherCAT
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PROFIsafe
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OPC UA、工业云、脚本/开放 API
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Rockwell
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Compact/ControlLogix
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POINT/FLEX/Armor
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Kinetix 生态
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EtherNet/IP、DLR
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CIP Safety
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FactoryTalk、OPC UA、REST*
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Beckhoff
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IPC + 软 PLC
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EtherCAT 端子/防护盒
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强(NC/PTP/TF)
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EtherCAT/TSN*
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FSoE
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Win/Linux、TwinCAT SDK
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Omron
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NX/NJ/NX1P2
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NX I/O、环境型选件
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强(Sysmac 运动/机器人)
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EtherCAT、EtherNet/IP
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FSoE
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OPC UA、数据库/AI 扩展
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Schneider
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M2xx/M262 + PacDrive
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TM3/X80/Advantys
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中‑强(PacDrive)
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Modbus/TCP、Sercos/EIP/PN
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安全方案/预认证
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EcoStruxure、OPC UA
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Phoenix (PLCnext)
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Linux + 实时扩展
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Axioline F/X
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中(多协议)
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PN/EIP/Modbus、TSN*
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PROFIsafe
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App/容器、Git/云连接
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WAGO
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PFC/Edge + Codesys
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750/753/u‑remote
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中
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多协议
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选件
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MQTT/Node‑RED/容器*
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* 表示视机型/选件支持;表格为工程选型提示,以官方最新资料为准。
8) 选型清单(不踩坑)
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先定网络与实时性:高速插补/同步轴→优先 EtherCAT/Powerlink;通用 I/O→PROFINET/EtherNet/IP。
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按单元拆控制域:把停线范围控制在工位级;边界用标准接口(OPC UA、IO‑Link、消息队列)。
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安全设计前置:SIL/PL 等级、急停回路、分区联锁;优先选集成安全总线。
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工程软件统一:减少平台数量;考虑许可证、版本管理、远程维护。
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环境与可靠性:温度/振动/EMC/防护(XTR/涂层);网络与电源冗余。
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IT/OT 融合:边缘节点统一对上(OPC UA/MQTT/REST),避免在 PLC 内做重分析。
9) FAQ / 备注
FAQ
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Q:分布式一定更贵吗?
A:设备数更多,但布线/停线成本更低;规模越大越划算。
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Q:实时以太够快吗?
A:运动类协议(EtherCAT 等)可达亚毫秒周期;需正确规划时钟与拓扑。
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Q:能否与 DCS 混用?
A:可在上层用 OPC UA/MQTT 打通,或以网关分层解耦。
声明
本文为选型导读,具体功能、性能和兼容性请以各品牌官方最新资料为准;如需“品牌/型号/协议/I/O/运动/安全/软件”的项目化清单,请告诉我工艺与规模。