如何运用紧凑型 PLC 在绿色能源、楼宇自动化及工业系统中实现卓越成效

为了在更小的自动化和数字化系统中获得更高的性能，工业网络设计人员不得不在狭窄的空间内集成更多的传统可编程逻辑控制器 (PLC) 和工业物联网 (IIoT) 技术。

控制器必须紧凑，但仍能将传统自动化与 IIoT 相结合，并集成信息技术 (IT) 和操作技术 (OT) 网络。它需要一个功能强大的双核处理器、一个 microSD 卡槽和至少 18 个模拟和数字输入/输出通道。

为了最大限度地提高灵活性，I/O 应包括一个 RS-485 串行端口和一个用于直接连接配置的 USB-C 端口。某些应用可能更适合选配 CANopen 通信端口。为了支持 OT 和 IT 集成，它必须有两个以太网端口，以支持两个唯一的 IP 地址，一个用于现场级设备，另一个用于 SCADA 或云连接。

为加快部署，应支持 CODESYS 3.5 集成开发环境 (IDE)，让用户快速构建自动化项目和系统。在运行开源应用时支持 Docker 容器，可进一步提高灵活性并加快部署速度。

本文重点介绍 WAGO 100 系列紧凑型控制器的众多功能。同时展示这些控制器如何为楼宇自动化、电池储能、微电网、工业机械、绿色能源系统等各种应用，快速开发和部署功能强大的自动化解决方案。

100 (CC100) PLC 属紧凑型控制器，尺寸仅为 55 mm（长）x 108 mm（宽）x 90 mm（高），可置于掌心。如果您因为小而忽视它，那就大大低估了其在实现广泛自动化功能数字化方面的巨大潜力。

应用是否需要多达四个数字输出端、八个数字输入端、两个模拟输入端和两个模拟输出端、用于 Modbus RTU 等协议的 RS-485 接口以及用于铂 (Pt) 或镍 (Ni) 电阻传感器的温度输入端？751-9301 型号都有。如果应用还需要 CANopen 连接，设计人员则可以使用 751-9401 型（图 1）。

图 1：751-9401 型号 CC100 具有与 751-9301 型号相同的 I/O 组合，外加一个 CANopen 接口（右上角）。（图片来源：WAGO）

应用能否受益于双重可配置以太网端口？这些端口既可用作交换机，也可用于两个独立 IP 地址，支持与现场及 OT 设备的专用连接，以及到 SCADA、IT 或云系统的独立连接。此外，是否支持 Modbus TCP/UDP、EtherNet/IP、EtherCAT 等工业以太网协议，以及使用 MQTT 等协议实现 IIoT 和云连接？

网络安全功能（如 SSH、SSL/TLS 加密、防火墙和网络广播保护）对于确保网络安全是否必不可少？CC100 系列的两个型号都具备上述所有功能，甚至更多。

除了这些重要特性和功能外，CC100 PLC 还提供一个 USB 编程端口，以简化和加快配置，以及一个 Micro SD 卡插槽，用于固件更新和其他功能。作为 DIN 导轨设备（符合 DIN 43880 标准），这两种型号均可快速安装在小型配电板上。

编程和电源

要完成基本的安装，这些 PLC 需要进行编程并接入电源。同样，CC100 系列在此方面提供了强大的性能和丰富的可能性。可使用 CODESYS 3.5 以一种或多种 IEC 61131-3 语言进行编程，如梯形图 (LD)、功能块图 (FBD)、顺序功能图 (SFC)、结构化文本 (ST) 和指令表 (IL)，或使用 Node-RED、C++ 和 Python 等选项。

CC100 系列支持 Docker 容器，可运行更多应用程序并能扩展其功能。内置的网络服务器可创建 HTML5 可视化效果，方便了操作和维护。

这些 PLC 可受到基于公用事业的协议支持，包括用于监控 SCADA 系统中远程设备的电力和水务的 DNP3 协议。IEC61850 和 IEC60870 通常用于变电站、微电网自动化以及可再生能源和储能系统。此外，它们还支持用于楼宇自动化应用的 BACnet 通信。

WAGO 的 787-2850 电源在 24 V_DC 电压下可提供 1.25 A 电流，是 CC100 系列 PLC 的理想电源，因为它的设计也适合紧凑型安装（图 2）。其电气隔离输出电压符合 EN 61010-2-201/UL 61010-2-201 标准规定的安全超低电压 (SELV) 和保护超低电压 (PELV)，在 +40°C 温度条件下的平均无故障时间超过 250 万小时（符合 EN/IEC 61709 标准）。

图 2：这款 787-2850 电源完全符合 CC100 PLC 的需求。（图片来源：WAGO）

无限可能

CC100 系列中的集成 I/O 为实施自动化解决方案提供了坚实的基础，而不是限制。通过 750 系列 I/O 模块（有 500 多个可用）和 I/O 耦合器的组合，可以扩大 I/O 容量。

例如，I/O 模块 750-1506 可用于为基础型 CC100 PLC 增加八个数字输入和八个数字输出。可添加各种 750 耦合器，以提供所需的现场总线连接。耦合器通过以太网电缆与 CC100 连接，并充当桥接器，将 CC100 与各种现场总线连接起来。

例如，750-348 是一种 CANopen 现场总线耦合器，用于将模块化 WAGO 750 系列 I/O 系统与 CANopen 网络连接，从而扩展了 CC100 的 I/O 容量（图 3）。750-362 耦合器支持与 Modbus 网络连接。其他耦合器可作为主控装置用于 EtherNet/IP 或 EtherCAT。

图 3：750-348 是 CANopen 现场总线耦合器。（图片来源：WAGO）

连接耦合器后，就可以使用 CODESYS 3.5 软件对 PLC 进行编程。然后，控制器将通过耦合器与 I/O 模块通信，以管理所有 I/O 点。各种耦合器可自动检测所有连接的 I/O。

例如，750-362 是第四代 Modbus TCP/UDP 现场总线耦合器。它能转换来自所挂接 I/O 模块（数字量、模拟量等）的信号，使得它们能通过 Modbus TCP/UDP 网络进行通信。它有两个支持菊花链拓扑结构的 10/100 Mb/s 以太网端口，以及一个用于设置 IP 地址的集成 DIP 开关和一个用于配置和管理的集成网络服务器。

简单而强大的网络管理

CC100 与 WAGO 的网络管理 (WBM) 软件兼容，该软件通过网络浏览器，利用 CC100 内置的网络服务器和以太网连接，提供用于配置、操作和维护的用户界面。

用户可以开发并运行 HTML5 可视化页面，然后利用集成防火墙、传输层安全 (TLS) 加密和虚拟专用网 (VPN) 等功能管理安全访问，以防范网络攻击。

HTML5 可视化页面由 CC100 托管，可在大多数网络浏览器上远程查看。通过集成的 LED 阵列，可在控制器上查看基本信息，如控制器状态、系统、网络和 I/O 状态。

WBM 还可以支持网络数据管理，促进数据传输到云解决方案，或利用 MQTT 等协议将数据分发到其他系统。云连接本身的配置（如云提供商 URL、安全证书和身份验证详细信息）可通过控制器的 WBM 界面进行设置。

云连接

通过云连接，CC100 可作为 IIoT 应用的网关使用。通信参数在 WBM 中配置，云和控制器之间要交换的数据可使用 CODESYS 的 WAGOAppCloud 库进行配置，该库可处理配置细节等任务。

CC100 可通过内置以太网接口访问互联网，并将数据发送到云端。用户可以指定要使用的云服务，Microsoft Azure、Amazon Web Services 和 IBM Cloud 都是可用选项（图 4）。

图 4：CC100 PLC 可通过 MQTT 协议和以太网连接到云端。（图片来源：WAGO）

功能块和库可将复杂的通信过程（如建立安全连接、将数据格式化为 JavaScript Object Notation (JSON) 格式以及处理数据传输）抽象为简单、可重复使用的代码，并可在标准 IEC 程序中调用。

IEC 应用还允许用户选择将哪些控制变量（如传感器读数或机器状态）发送到云端。用户可以控制数据流，决定发送数据的时间和方式，例如，事件驱动传输与定期传输。应用还可以在 CC100 上对数据进行预处理，从而减少云连接所需的带宽。

结语

WAGO 的 CC100 控制器体积小巧，但却能够为楼宇自动化、绿色能源、微电网、电力和水务以及工业系统等各种应用领域的小型自动化和数字化项目提供强大的性能支持。它们的可扩展性还能够让其随着需求的变化而增长和调整。它们的网络管理和云连接功能为整合 IT 和 OT 系统提供了强有力的支持。

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