图1  在标准机床的自动化系统内，紧凑型控制器在生产设施与I/O模块，网络面板，并通过网络组件与其他IT组件进行最优化操作。统一的安全产品添加了安全关机功能，如紧急停机功能

近几年来，尤其是全球金融危机后，机械的研发过程中，单纯的功能性、灵活性和性能等因素已不再是主导性指标，相对而言，总成本因素则变得更为重要，自动化技术也没有脱离这一趋势。

对于大量生产的标准机械设备，自动化的目标成本已达到了一个相对一致的水平。如果忽略掉对于每种类型的机床，如马达控制器、加热器组件或阀门均不相同的功率电气成分，那么，在安装和调试后，自动化技术的最高预算大约为20 000元人民币，该最高预算包括安装和设置系统的劳动力成本以及自动化组件的材料成本。如果成本降低一半，那么，机床的自动化系统的预算最多为10?000元人民币，而且，这必须包括所有的必要功能：带有自优化温度控制的控制器、基本运动控制器功能、操作和可视化设备、生产管理PC以及数据库连接和公司网络一体化（特别是网络管理）的接口连接到接近开关、光传感器、温度传感器、位置传感器、开关与比例阀的外围组件，开关或控制的电气传动和电加热组件，其中控制器可能在与各组件相距的一定距离进行安装。

直接关系到控制器变量的操作和可视化设备；

着重于安全的逻辑功能；

电缆、电源和其他基础设施组件等附件；

所有的软件授权成本。

图2  某标准机床的自动化概念举例

减少安装和设置支出

即使是价格为10 000元人民币或更低廉，包括上述所有功能的自动化系统，也未必符合标准机械设备中使用的条件。为控制在预算内，安装自动化组件、查找接线错误、安装和实施各项客户要求所需的时间，必须保持在1~2个工作日内。为此，自动化系统必须利用节省时间的连接技术，如圆形插头和快速连接器系统，这有助于减少对劳动密集型工作（如电缆剥线）的需要。在安装过程中，应有用户友好和直观的编程、配置和错误诊断工具，以便让新员工快速地学习如何使用这些程序。

菲尼克斯电气的新型自动化系统，恰好是注重于满足这些要求，因而是适合标准机械设备的最佳选择。该系统的核心，包括价格适中的紧凑型控制器，其具有完备的通信功能，并且可以轻松地通过带IP20和IP65防护等级的I/O模块进行扩展。此外，还可提供针对客户价格要求进行选配的控制器设备、网络组件，以及带有安全功能的模块。自动化系统全面配备所有必需的操作和安装设备，如电源、信号调节组件、继电器或保险丝。菲尼克斯电气全系列范围的各种连接产品——如电缆、插头连接器和接线端子——有助于进一步减少安装费用。

易于编程的控制器技术

在自动化系统中最重要的组件是ILC 1xx系列紧凑型控制器，安装在DIN导轨上。可编程控制器（PLC）——无论您采用基本单元模块，带有可扩展内存的标准控制器、集成GSM调制解调器或者附加的以太网端口，这些型号均已经集成强大的运算速度，均为每90μs执行1000行代码指令（Bit数据类型）。此外，每个PLC都有1个Interbus现场总线接口和至少1个以太网接口，这些PLC都有192~512kB的程序和数据存储空间，可存储8kB保持储存区、8个直接输入和4个直接输出的端点，最大可扩展到2048个输入输出接点。ILC 1xx型产品让用户能够以低成本获得其标准机械设备的自动化系统。

图3  由于可连接多种外围终端，紧凑型控制器可以连接外部的I/O信号

为了对紧凑型控制器进行编程，我们提供了一个免费使用简化版的编程环境。该软件同样适用于标准机械设备，允许用户使用梯形图（LD）和结构化文本（ST）等编程语言编程，进一步减少所需时间，直观地创建控制器程序。

灵活的模块

由于ILC 1xx可使用具有IP20保护等级的Inline安装套件的I/O模块进行灵活扩展，所有相关的传感器及执行器类型均可以在机械中使用。此外，具有IP65保护等级的分布式I/O模块可实现至外围设备的连接。在这两种情况下，“以插拔代替接线”的连接方式使各站的组建工作更加简单，并缩短了系统安装工时。由于I / O模块小巧的安装尺寸，这个自动化解决方案可以降低成本，有效地适应实际需要的功能（图3）。

即使是标准机械设备，都可能具有需要对以下特殊外围信号进行尽可能精确采集的应用：即机床的运动定位数据、原材料长度数据、工作时的温度数据和加工的工件数量等。除此之外，系统还应能够调阅有关机床产出量、液位、油位或重量等数据。为此，Inline模块还配备了众多相应的功能终端。除了具有专门用途以外，其还可使用免费的功能块和驱动程序，可实现轻松使用，并与控制器程序集成。

安全型通信

由于大多数标准机械设备配备远远低于50个安全I/O模块，所以无需采用安全控制器。SafetyBridge是一个易于使用和具有成本效益的解决方案，菲尼克斯电气将其与自动化系统集成。作为菲尼克斯电气紧凑型控制器为基础的自动化系统的组成部分，SafetyBridge独立于特定的网络运作。现有的网络和紧凑型控制器，只能作为安全输入与安全输出模块之间所交换安全相关数据包的输送方式。安全输入和输出，可以在网络的任何地方进行分布，不需要安全控制器，或者单独的安全总线系统。因此，用户不必选择如Interbus Safety或Profisafe以及相关安全控制器的安全网络，但可以继续使用菲尼克斯电气紧凑型控制器的已测试与验证通信系统。由于安全信号在其抵达或将被使用的地方被收取或传送，不再需要进行并联连接安全信号的复杂任务，这样可以节省时间和金钱。

图4  强大的通信功能让紧凑型控制器可以灵活地在IT领域内集成

可视化解决方案

如今，行业中已经几乎没有不带人机界面的机械设备了。为了减低人机界面的费用，我们的自动化系统采用了基于Web的解决方案。为此，每一套小型控制系统都带有1个网络服务器，从而可以使用户利用Webvisit软件建立可视化的界面，简易嵌入到控制系统中的网页。机械设备的用户界面利用配置浏览器的控制面板（以下简称为“网络面板”），而且，任何一台PC均可用于远程监控。数据在紧凑型控制器和可视化设备之间，通过以太网使用HTTP进行交换。因此，对于这种小型应用程序，无需使用过于昂贵的可视化软件。

以太网进行灵活通信

除用户对应用程序进行控制和操作外，ILC 1xx系列紧凑型控制器还承担着所有的通信任务。这些任务一般是基于工业以太网的应用，因此就有必要在紧凑型控制器中集成一个FTP文件传输服务器，能够灵活地传输任意数据。可按照开放TCP/IP协议或者UDP/IP模块协议，在PLC可编过程控制器与其他以太网设备间传输程序和数据。这些特殊的功能模块，使得数据可在ILC 1xx和SQL/MySQL数据库之间交换。该紧凑型控制器还能够利用以太网接口发送电子邮件，从中央服务器下载新的应用程序，以及实时登录传输数据。在企业网络管理方面，本系统支持SNMP（简单网络管理协议）。从客户端运行DHCP-Client（动态主机配置协议-客户端）协议，自动获取网络设置的功能以及读取已知主机IP地址的DNS域名解析功能，使得这一小型控制系统更加趋于完美（图4）。

结论

菲尼克斯电气的新型自动化系统证明，自动化解决方案并不一定是复杂且价格昂贵的系统。该紧凑型控制器特别适合标准机械设备的自动化，Inline模块、网络面板、菲尼克斯电气的网络组件等生产设备与其他IT组件顺利协作。因此，用户可以快速实施一个灵活的自动化解决方案，而无需全面的编程知识。如果需要紧急停机功能等安全关机功能，则对于自动化系统还提供统一的安全产品。

集成、最先进的自动化和IT接口

Web服务器：Web服务器提供了一个用于所有100系列控制器的免费网页。这些网页可以使用WebVisit软件显示，并使用数据连接到PLC程序。集成浏览器的Web面板显示各网页，并允许其可视化而无需任何Java知识（右图）。

TCP/IP协议：TCP / IP协议允许在PLC程序和其他以太网设备的程序之间建立连接。PLC编程的功能模块，如IP-Connect或IP-Send，可用于这一目的。

UDP协议：使用UDP（用户数据报协议），PLC程序中的广播可以由其他以太网设备接收。为此，同样的功能模块与TCP / IP协议一起使用。

图5 与基于Web的控制面板相结合，紧凑型控制器内的集成WEB服务器作为一个符合成本效益的用户界面

DHCP协议：DHCP（动态主机配置协议）客户端自动应用DHCP服务器的网络设置。

DNS：DNS功能（域名系统）读取一个已知的主机名对应的IP地址。

FTP服务器：使用100系列控制器的FTP（文件传输协议）服务器，任何类型的文件均可以存储或上传到PLC的闪存文件系统 - 例如，用于交换参数、日志文件、方法，或用于维修过程中存储当前版本的PLC源代码。

SNTP协议：集成SNTP（简单网络时间协议）服务允许紧凑型控制器的实时时钟与时间服务器同步。

SMTP协议：使用SMTP（简单邮件传输协议），电子邮件消息可以通过一个功能模块，直接从PLC程序发送。

SQL：支持SQL的特殊功能模块，使得数据可在PLC程序和Microsoft SQL / MySQL数据库之间交换。

GSM/GPRS接口：在没有电话或数据线的地点，100系列控制器可以使用移动通信网络与Internet连接。因此，运行数据或错误信息可以传输到主控站或维修人员的手机。

SMS：100系列中的控制器可以通过移动通信网络发送和接收短消息。

SNMP协议：100系列的控制器均使用SNMP（简单网络管理协议）服务包含在以太网网络管理内。