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分布式自动化系统(Distributed Automation)选型中心

时间: 2025-10-19 20:24浏览量:225次
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
  1. 1. 它是什么(定义与边界)
  2. 2. 与集中式 PLC 的区别
  3. 3. 典型架构(示意)
  4. 4. 如何配置(落地步骤)
  5. 5. 套餐一般包含什么
  6. 6. 主流品牌与系列
  7. 7. 功能对比表
  8. 8. 选型清单(不踩坑)
  9. 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。

  • 离散制造/装备:常见形态是 分布式 PLC + 远程 I/O + 运动总线
  • 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

维度 集中式 PLC 分布式自动化
架构 单台 PLC + 本地机架 I/O 多控制器/单元控制 + 远程 I/O/智能设备
扩展性 以机架插卡为主 以远程 I/O 站/网络为主,规模弹性更好
实时性 本地 I/O 最快 依赖实时以太(周期同步)保持毫秒级
可靠性 单点集中 可做单元容错/冗余、网冗余、故障域更小
运维 改动波及面大 模块化维护/上线,停线范围可控
IT/OT 融合 能力有限 更易上云与边缘分析,数据分层清晰


3) 典型架构(示意)

HMI/SCADA/MES/Edge ──┬───────── 工业以太(L3)
                      │
                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)

  1. 按工艺分单元:工位/工段→每段一个控制器或控制域。
  2. 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。
  3. 控制器选型:轴数/循环时间/通信量;是否要 安全 PLC/冗余 CPU
  4. 远程 I/O:密度、通道类型、环境等级(XTR/涂层)、本安/安全 I/O。
  5. 运动与驱动:伺服总线、位置/速度/力矩模式、同步轴/插补。
  6. 时间同步:PTP/DC(毫秒/亚毫秒级),统一时钟域。
  7. 功能安全:SIL/PL 等级、急停架构、F-总线(PROFIsafe/CIP Safety/FSoE)。
  8. 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

  • 控制层:PLC/工业 PC(软 PLC)、电源、机架或嵌入式基座。
  • 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。
  • 网络层:工业交换机(管理型、环网冗余)、安全网关、无线/5G(可选)。
  • 执行/运动:伺服驱动与电机、步进、VFD、气动/电缸、机器人接口。
  • 人机与软件:HMI/工业面板、SCADA/MES 对接、工程软件许可、历史/报警。
  • 边缘与云:边缘网关、OPC UA/MQTT、预测性维护/数据采集套件。
  • 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)

  • 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。
  • Rockwell:CompactLogix/ControlLogix、POINT/FLEX/Armor I/O、Kinetix 运动、Studio 5000。
  • Schneider:Modicon M221/M241/M251/M262、TM3/X80/Advantys 远程 I/O、PacDrive/Lexium、EcoStruxure。
  • Beckhoff:CX/IPC + EtherCAT Terminals/Box,TwinCAT(软 PLC + 运动 + CNC)。
  • Omron:NX/NJ/NX1P2 + NX 远程 I/O,Sysmac(运动/视觉/机器人一体)。
  • Mitsubishi:iQ‑R/iQ‑F(FX5)、CC‑Link IE TSN、MR‑J 伺服、GX Works/RT ToolBox。
  • B&R:X20 分布式 I/O、ACOPOS 运动、Automation Studio。
  • Phoenix Contact:PLCnext(AXC F)、Axioline I/O、PLCnext Engineer。
  • 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)

品牌 控制器定位 远程 I/O / 环境 运动控制 实时以太 / 协议 安全 IT / 开放性
Siemens 1200/1500→分布式/DC ET200 系列齐全,XTR 可选 良好(TO/MC) PROFINET/IRT,*EtherCAT PROFIsafe OPC UA、工业云、脚本/开放 API
Rockwell Compact/ControlLogix POINT/FLEX/Armor Kinetix 生态 EtherNet/IP、DLR CIP Safety FactoryTalk、OPC UA、REST*
Beckhoff IPC + 软 PLC EtherCAT 端子/防护盒 强(NC/PTP/TF) EtherCAT/TSN* FSoE Win/Linux、TwinCAT SDK
Omron NX/NJ/NX1P2 NX I/O、环境型选件 强(Sysmac 运动/机器人) EtherCAT、EtherNet/IP FSoE OPC UA、数据库/AI 扩展
Schneider M2xx/M262 + PacDrive TM3/X80/Advantys 中‑强(PacDrive) Modbus/TCP、Sercos/EIP/PN 安全方案/预认证 EcoStruxure、OPC UA
Phoenix (PLCnext) Linux + 实时扩展 Axioline F/X 中(多协议) PN/EIP/Modbus、TSN* PROFIsafe App/容器、Git/云连接
WAGO PFC/Edge + Codesys 750/753/u‑remote 多协议 选件 MQTT/Node‑RED/容器*

* 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)

  1. 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。
  2. 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)。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 环境与可靠性:温度/振动/EMC/防护(XTR/涂层);网络与电源冗余。
  6. 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

  • 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。
  • 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。
  • 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。



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