PLC，DCS开源工业软件合集_proviewr

PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）和DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）是工业自动化领域中用于控制生产过程的两种主要类型的控制系统。尽管它们的目标相同——即自动化控制过程或生产线，但它们在设计理念、应用场景和功能特点上有所不同。

PLC（可编程逻辑控制器）

• PLC是一种专门设计用于在恶劣环境下控制机器和工业过程的电子设备。它们广泛应用于各种工业自动化领域，特别是在那些需要高度可靠性、灵活性和易于编程与调试的场合。
  • 灵活性：通过编程提供控制逻辑，可以轻松修改控制过程。
  • 鲁棒性：设计用于抵抗工业环境中的尘土、湿气、温度变化等。
  • 易于编程：使用专门的编程语言（如梯形图、功能块图等）。
  • 模块化：可以通过添加输入/输出（I/O）模块、网络模块等来扩展功能。

DCS（分布式控制系统）

• DCS是一种用于复杂工业过程和系统的控制和管理的集成自动化系统。它特别适用于连续或批量生产过程，如化工、石油精炼、电力生成等领域。
  • 集成性：将过程控制、操作监视、报警处理、数据记录等功能集成在一个统一的系统中。
  • 高度可靠性：通过冗余配置和分布式架构提高系统的可靠性和可用性。
  • 易于扩展：系统设计允许在不中断生产的情况下添加或修改系统配置。
  • 优化工艺控制：能够实现复杂的控制策略，优化生产过程

OpenPLC

OpenPLC项目的目标是提供一个低成本、灵活且易于使用的PLC系统，特别适合教育、研究和小型自动化项目。

OpenPLC项目包括以下三个主要组件：

1. OpenPLC Runtime

• 运行时（Runtime） 是OpenPLC的核心，负责执行用户创建的PLC程序。它可以在多种平台上运行，包括Windows、Linux、MacOS以及树莓派等嵌入式系统。
• 运行时环境接收来自编辑器的PLC程序，并控制连接到系统的硬件，如传感器和执行器，以实现自动化控制。
• 它支持多种工业通信协议，如Modbus、DNP3等，这使得它能够与各种工业设备和软件系统集成。

2. OpenPLC Editor

• 编辑器 是用于创建和编辑PLC程序的软件。它基于IEC 61131-3标准，这是一个国际标准，定义了PLC编程的模型和语言。
• IEC 61131-3标准指定了几种编程语言，包括梯形图（Ladder Diagram）、功能块图（Function Block Diagram）、结构化文本（Structured Text）、指令列表（Instruction List）和顺序功能图（Sequential Function Chart）。
• OpenPLC编辑器允许用户使用这些标准化语言来创建PLC程序，这些程序随后可以被OpenPLC运行时执行。

3. HMI Builder - ScadaBR

• HMI（Human-Machine Interface）构建器，在OpenPLC项目中，使用ScadaBR来实现这一功能。ScadaBR是一个开源的SCADA（监控和数据采集）系统，它提供了创建基于Web的用户界面的工具。
• 使用ScadaBR，用户可以设计和实现图形化的控制面板，这些面板显示实时数据并允许用户与PLC系统交互。
• ScadaBR通过Modbus/TCP协议与OpenPLC Runtime通信，这是一种广泛使用的工业通信协议，用于设备间的数据交换。

应用场景

• 工业和家庭自动化：OpenPLC可以用于控制和自动化各种工业和家庭过程，如灯光控制、温度监控等。
• 物联网（IoT）：由于其开源和灵活性，OpenPLC可以集成到IoT解决方案中，作为收集数据和执行控制命令的节点。
• SCADA研究：OpenPLC提供了一个实验平台，研究人员可以在此基础上测试和开发新的SCADA系统和协议。
• 工业网络安全：OpenPLC因其开放性和透明性，被用作研究工业网络安全和测试工业控制系统（ICS）安全解决方案的框架

ProviewR

ProviewR 是一个开源的过程控制系统，它结合了许多功能于一体，使其成为工业自动化和过程控制领域的一种强大工具。以下是对其关键特性和功能的详细解释：

GPL许可

ProviewR采用通用公共许可证（GPL），这意味着它是完全开源的，任何人都可以自由地使用、修改和分发它，只要遵守GPL许可协议的规定。这使得ProviewR对于希望定制自己的控制系统解决方案的用户和开发者来说是一个吸引人的选择。

功能集成

ProviewR包含了许多对于过程控制至关重要的功能，如：

• 顺序控制：允许制定操作的顺序，确保工作流程按照预定步骤进行。
• 调整：可用于调节过程中的变量，以维持操作的最优状态。
• 数据采集：从各种输入（如传感器）收集数据，用于监控和分析。
• 通信：与其他系统或设备通信，保证信息的流动和整合。
• 监控：实时监控系统状态，确保过程按预期运行。

编程和界面

ProviewR支持图形PLC编辑器，允许用户以图形的方式编程，这使得程序设计更直观、易于理解。同时，它也支持高级编程语言如C、C++、Java或Fortran，为用户提供了广泛的灵活性来开发复杂的控制逻辑。

软PLC与硬件

作为一个软PLC（软件实现的可编程逻辑控制器），ProviewR的一个显著优势是它的可扩展性和灵活性。系统的规模、性能主要取决于运行ProviewR的主机操作系统和硬件的性能，而不是传统硬PLC的物理限制。这意味着对I/O数量、PID回路、PLC程序等几乎没有限制。

分布式系统

ProviewR设计为一个分布式系统，可以跨多台计算机通过网络连接实现。这提供了高度的灵活性和可扩展性，允许在不同位置部署操作站和控制系统，并将它们整合成一个统一的过程控制解决方案。

通信协议和I/O系统

ProviewR支持多种通信协议和I/O系统，包括但不限于Profibus/DP、Profinet、Ethernet Powerlink、Modbus TCP和RTU、PSS9000等。这确保了ProviewR可以与广泛的设备和系统兼容，从而增强了其适用性。

面向对象的编程

ProviewR支持面向对象的编程概念，如继承、方法和聚合。这使得开发者可以创建复杂的对象和功能块，提高了代码的可重用性和维护性。面向对象的方法还有助于更好地组织和管理大型项目中的代码。

Beremiz

Beremiz 是一个高度灵活且功能丰富的集成开发环境（IDE），专为机械自动化和控制系统的开发而设计。它提供了一套完整的工具和框架，使得开发者能够根据国际标准IEC 61131-3创建、编译、调试以及运行用于编程可编程逻辑控制器（PLC）的程序。该标准定义了用于控制编程和系统配置的编程语言，包括梯形图、功能块图、顺序功能图、结构化文本和指令列表。

Beremiz IDE（Beremiz.py）

Beremiz IDE 是开发环境的核心部分，运行在用户的计算机上。它提供了一个用户友好的界面，通过该界面，开发者可以编写、调试和编译PLC程序。该IDE使用C语言作为中间语言，这意味着编写的程序被转换为C代码，然后编译成可以在PLC硬件上运行的机器代码。这种方法提供了高度的灵活性和可移植性，使Beremiz能够支持各种不同的硬件平台。

Beremiz_service.py（运行时）

Beremiz_service.py 是Beremiz的运行时组件，它在目标平台上执行，负责与PLC的I/O接口通信并执行PLC程序。这一部分利用了Python的跨平台特性，允许Beremiz在多种操作系统上运行，包括GNU/Linux、Windows和Mac OS X。运行时组件的实现依赖于目标硬件平台。例如，在基于Cortex-M的PLC上，通常会有一个基于C语言的运行时实现，而Beremiz项目则提供了一个基于Python的参考实现。

功能和优势

• 符合IEC 61131-3标准：Beremiz遵循国际认可的PLC编程标准，确保了其程序的可移植性和可重用性。
• 跨平台支持：由于其核心组件使用Python编写，Beremiz能够在多种操作系统上运行，不受特定硬件平台的限制。
• 灵活性：Beremiz支持将几乎任何处理器转变为PLC，这提供了极大的灵活性，特别是对于定制硬件解决方案的开发。
• 集成HMI开发：Beremiz包含工具用于创建人机界面（HMI），这使得开发者能够设计和实现与PLC程序集成的用户接口。
• 连接到监控和数据库系统：Beremiz能够将PLC程序连接到现有的监控系统、数据库或现场总线系统，这为自动化项目提供了广泛的集成可能性。

Apache PLC4X

Apache PLC4X 旨在解决工业环境中常见的一个主要问题：PLC（可编程逻辑控制器）之间以及PLC与外部系统（如IT系统或互联网应用）之间的通信难题。由于PLC广泛采用了大量不同且通常不兼容的通信协议，这使得实现不同PLC系统之间以及PLC系统与外部世界之间的有效集成非常困难。PLC4X通过提供一个统一的API来应对这一挑战，使开发者能够通过一套共同的接口与各种PLC进行通信，而不必深入了解各个PLC特有的通信协议。

主要特点

• 统一的API：PLC4X提供了一套统一的API，允许开发者通过相同的编程接口与多种PLC进行交互。这极大简化了应用程序的开发过程，因为开发者不需要为每种PLC学习和实现独特的通信协议。
• 广泛的协议支持：PLC4X支持多种PLC原生通信协议，意味着它可以与市面上大多数PLC品牌和型号进行通信。这包括但不限于Siemens、Mitsubishi、Rockwell Automation、Schneider Electric等的PLC。
• 工业物联网（IIoT）集成：PLC4X不仅仅是一个通信工具，它也是实现工业物联网（IIoT）集成的关键组件。通过使PLC能够轻松地与IT系统和互联网应用进行通信，PLC4X有助于解锁工业数据，为智能制造、远程监控和预测性维护等应用实现可能。

应用场景

• 智能制造：PLC4X可以用于实现智能制造解决方案，通过实时收集和分析PLC数据来优化生产流程。
• 远程监控与控制：它可以用于创建远程监控和控制系统，使操作员能够从远程位置监视和操作PLC控制的机器和设备。
• 数据集成与分析：PLC4X可以将PLC数据集成到IT系统中，如企业资源规划（ERP）系统、数据仓库或云基础设施，以便进行进一步的分析和优化。