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外文翻译资料 新一代工业控制系统 , 可编程自动化控制发展的未来 随着许多厂商已生产出能结合 目前控制系统已逐渐开始采用 白皮书介绍 起源以及它与 指出了使用 目录 “ 80 法则 构建更好的控制器 两种不同的软件解决方案 业控制方式 和基于 关 编程逻辑控制器）优势和劣势的激烈争论已经持续了十年。由于 且随着 用了商业化（ 件以及 采用实时操作系统，从而出现了一种新类型的控制器 概念是由自动化研究机构 (提出的，它表示可编程自动化控制器，用于描述结合了 统的 商使用 “ 80 法则 在 经过不断地发展，已经能结合模拟 I/O，网络通信以及采用新的编程标准如 1131而，工程师们只需利用数字I/。来自合开发公司（ 及网上 训资源 77%的 于 128 I/O） 72%的 80%的 0条的梯形逻辑指令集来解决 外文翻译资料 由于采用传统的工具可以解决 80%的工业应用，这样就强烈地需要有低成 本简单的 而促进了低成本微型 增长，它带有用梯形逻辑编程的数字 I/O。然而，这也在控制技术上造成了不连续性，一方面 80%的应用需要使用简单的低成本控制器，而另一方面其它的 20%应用则超出了传统控制系统所能提供的功能。工程师在开发这些 20%的应用需要有更高的循环速率，高级控制算法，更多模拟功能以及能更好地和企业网络集成。 在八十和九十年代，那些要开发 “ 20%应用 ” 的工程师们已考虑在工业控制中使用 供丰富的图形化编程和用户环境，并且 工程师能把不断发展的技术用于其它应用。这些技术包括浮点处理器；高速 I/ 定数据存储器；图形化软件开发工具。而且 效的软件以及高级的低成本硬件。 然而， 不是非常适合用于控制应用。尽管许多工程师在集成高级功能时使用 些功能包括模拟控制和仿真、连接数据库、网络功能以及和第三方设备通信，但是 于 稳定性：通常 供用于控制足够的稳定性。安装基于 可靠性：由于 电源，这使得它更容易出现故障。 不熟悉的编程环境：工厂操作人员需要具备在维护和排除故障时恢复系统的能力。使用梯形逻辑，他们可以手动迫使线圈恢复到理想状态，并能快速修补受影响的代码以快速恢复系统。然而， 统需要操作人员学习新的更高级的工具。 尽管某些工程师采用具有坚固硬件和专门操作系统的专用工业计算机，但是由于 靠性方面的问题绝大多数工程师还是避免在控制中 使用 外，在 的用于各种自动化任务的设备，如 I/O、通信、或运动可能需要不同的开发环境。 因此那些要开发 “ 20%应用 ” 的工程师们要么使用一个 法轻松实现系统所需的功能，要么采用既包含 包含 混合系统，他们利用 来执行代码的控制部分，用 而现在许多工厂车间使用 用系统中的 接条码扫描仪，在数据库中插入信息以及把数据发布到网上。采用这种方式建立系统的主要问题是该系统常常难以构建，排除故障和维护。系统工程师常常被要结 合来自多个厂商软硬件的工作所困扰，这是因为这些设备并不是为了能协同工作而设计的。 构建更好的控制器 由于没有适合的 些需要开发复杂应用的工程师就和控制厂商密切合作开发新的产品。他们需要新产品能结合 可靠性。这些重要用户为 基于 制的公司提供了产品开发指导。 实现软件的功能不仅需要有高级的软件，而且控制器的硬件功能也需要有所提高。由于世界范围内对 以许多半导体厂商开始为工业应用重新设计他们的产品。目前控制领域的厂商已开始在工业控 制产品中使用工业化浮点处理器、 态存储器如 及快速 片。这使得厂商能利用基于 且该 这种新的控制器是为解决 “ 20%” 的应用问题而设计的，它结合了 者的优点。 工业分析家把这种设备称为可编程自动化控制器，即 可编程逻辑控制器世界概览 ” 研究中，他们给出了 些控制器特性是通过定义软件的能力来实现其功能的。 1. “ 多 功能性，在一个平台上有逻辑、运动、 动和处理中的至少两种以上功能。 ” 除了为了实现特殊的协议如 对I/且软件还能提供逻辑、运动、处理和 如，运动控制作为软件控制循环，它能从正交编码器上读取数字输入，执行模拟控制循环并输出控制设备的模拟信号。 2. “ 单一的多规程开发平台使用通用标签和单一的数据库来访问所有的参数和功能。 ” 由于 们需要更为高级的软件。为了能高效地设计系统，软件必须是单一的集成化软件包，而不是多种分离的软件 工具，这些软件工具在工程上不能无缝地协同工作。 外文翻译资料 3. “ 通过结合 户向导和数据管理，软件工具能设计出在跨越多个机器和处理单元的处理流程。 ” 简化系统设计的另一方面是具有高级的图形化开发工具，利用该工具可以使工程师很轻松地把处理的概念转变为能实际控制机器的代码。 4. “ 开放的模块化构架能解决的工业应用可从控制分布于工厂机器到加工车间的操作单元。 ” 由于所有的工业应用都需要有高度的定制特性，所以硬件必须是模块化的以便工程师们可以选择合适的部件。而且，软件也必须能让工程师增加和拆除模块以设计出所需的系 统。 5. “ 采用已有的网络接口标准，语言等，如 询语言。 ” 能和企业的网络通信对于现代化控制系统是非常关键的。尽管 含有以太网接口，但是为了要把设备和工厂其它系统无问题地集成在一起，通信软件是至关重要的。 6. 两种不同的软件解决方案 一方面软件是 另一方面厂商在提供高级软件的方式上也有所不同。通常他们以目前已有的控制软件作为起点，不断增加 靠性和易用性。一般说来，有两种提供 于 基于 传统的 件厂商以可靠且易用的扫描式架构软件为起点，并逐渐增加新的功能。 入扫描，控制代码运行，输入更新，以及常规功能执行。由于输入循环，输出循环和常规循环都是隐藏的，所以控制工程师只需关注控制代码的设计。由于厂商已完成了大部分工作，这种严格的控制架构使得建立控制系统更为容易和快速。这些系统的严格性也能让控制工程师在开发可靠的程序时无需深入了解 而，作为 大多数 商通过在已有的扫描式架构中增加新的功能来建立 些新功能包括以太网通信，运动控制和高级算法。然而，通常他们会保留 悉的编程方式以及其在逻辑和控制方面固有的特点。因此这种 件通常是为了适合特殊类型应用而设计的，如逻辑，运动和 是对于定制的应用则缺乏灵活性，如通信、数据记录或定制的控制算法。 基于 外文翻译资料 传统 提供对硬件的深层次访问。该种软件也具有可靠性、确定性以及预设的控制架构。尽管工程师能为但是它并不是基于 些使得 常适合那些需要高级的架构、编程技巧或者系统级控制的复杂应用，但却使本应简单的应用复杂化。 这些厂商首先要能提供通用操作系统如 不具备的可靠性和确定性。它们可以通过采用实时操作系统（ 来自 些 I/后为了使工程师能更为容易地开发出可靠的控制程序，厂商增加了抽象层和 I/因而这种灵活软件非常适合于定制控制，数据记录和通信，但舍弃 程架构的代价是使程序的开发难度增加。 具有直观的类似于流程图的图形化编程方式，并通过易用的界面来提供高级编程语言所具备的所有功能。利用 们能结合 场可编程门阵列）平台来提供可靠性和确定性。 基于 ，它通过引入高速测量和机器视觉使 。在许多工业应用中需要高速采集测量结果以用于振动或功率品质分析。采集到的数据用来监测旋转机械的状态，确定维护时间表，识别电机的磨损程度以及调整控制算法。工程师们通常使用专门的数据采集系统或独立仪器来采集这些数据并利用通信总线把数据输入到控制系统。而 把数据直接传送到控制系统来立即处理。 工程师们也可以在他们的控制系统中使用视觉功能。过去十年中视觉在自动化领域已得到了迅猛地发展。在生产环境 中，有许多产品缺陷或错误使用传统的测量方法是很难识别出来的，而通过视觉方式则能检测。常见的应用包括用于生产或装配检验的零件检测，如检查电路板上器件的位置是否正确，识别光学字符（ 检查日期条码或对产品进行分类，以及进行光学测量来找出产品的瑕疵或对产品按质量等级进行分类。目前许多工厂采用独立的智能摄像头，它要和外文翻译资料 生产处理控制器进行通信。 而使得工程师们无需集成其他的硬件和软件平台。 它未来发展的关键取决于嵌入式技术的引入。比如要能通过软件来定义硬件。电子厂商常使用现场可编程门阵列（ 样的电子器件来开发定制的芯片，它可以让新设备智能化。这些设备包含有能执行多种功能的可配置逻辑块，连接这些功能块的可编程交联点以及为芯片输入输出数据的 I/过定义这些可配置逻辑块的功能，其彼此连接以及相应的 I/O，电子设计人员即可以开发出定制的芯片，而不需要花钱来生产专门的 同有一个计算机，其内部电路能被重新连接来运行特定的应用程序。 以前只有那些熟悉底层编程语言如 硬件设计人员才能利用 而，现在工程师们已可以用 过该特性工程师们可以使硬件具备实时的功能，如限度和接近传感器检测和传感器状态监控。由于控制代码直接在芯片上运行，所以工程师们能快速开发采用定制的通信协议或高速循环的程序：数字控制循环速度可高达 1 拟控制循环的速度可为 200 由于 有强大的功能和图形化编程的易用性， 基于 常适合有如下要求的应用： 图形化 由于 程天生引入图形用户界面，您可以为控制系统提供图形化人机界面。 测量（高速数据采集，视觉和运动）。 包括视觉采集的高速 I/此您可以在您的标准控制系统中使用振动或机器视觉等功能。 处理能力： 在某些应用中，您需要有专门的控制算法、高级的信号处理或数据记录。使用 可以用 现如 本地及远程记录数据。 平台： 利用 能开发出用于各种平台的代码，这些平台包括 入式控制器， 外文翻译资料 通信 ：利用 数据库连接， 基于网络浏览器的操作界面，您能很容易地把数据传送到企业数据库中。 由多个厂商制定的基于 构的工业标准化 件平台，它能提供模块化、紧凑而坚固的工业化系统。 嵌入式控制器内置上 可以选用来自 ，包括有 1000 容量数字 I/O，用于机器视觉的模拟 /数字帧抓取器，联合多轴运动模块。 及包括 品系列包括有可热抽换的模拟和数字 I/O 模块和控制器，并带有以太网和串行总线接口。其中 I/力计、 45的直流信号以及 0的交流信号。 也可以以读写本地 I/。由于软件的接口非常简单，您可以快速地建立和编写 又 不失复杂控制，数据记录和通信的强大功能。 合了高性能 字 I/种 生就可以通过 术在控制应用中使用视觉功能，并兼容 80多种工业摄像头。利用 ，您也可以进行低通道数的数字和步进电机控制。当使用 还能配置该系统以得到高性能的 视觉以及高速的数字控制和步进电机控制。 是为需要高度定制和高速控制的应用而设计的。该架构采用实时嵌入式处理器，并结合可重复配置 I/O（ 。这些模块可由 其它厂商提供。台非常适合如机器控制这样的复杂和高速应用，并且，对于那 些通常需要开发专门的硬件的应用，结合了 标准的工业计算机 也可以使用 些插入式板外文翻译资料 卡包含有为模拟和数字 I/O，运动控制和机器视觉而设计的硬件。要得到确定性、实时的性能，可结合 件和运行于基于 实时操作系统上的 而能提供用于工业测量和控制的低成本平台。 AC as C LC at to AC as as it LC C AC to of 80a of to in I AC on C C LC in as C of AC by it in LC C 外文翻译资料 of LC AC to C to to 80LC 0 it , as as 1131, as as on LC 77% in 28 I/O) 72% , to LC it , in on 0% to on 0% is 0% to to as as 0 0s, 20% C in PC C to in , CI C as as PC is in 外文翻译资料 in C, nf as as LC at in Is C is on C PC C in on C to C it to be to to to to by is C to C in C. In in of C, , or 20% LC to be to LC to C LC to C. LC C in C on in as as to is 文翻译资料 to is a C or LC on to be to C LC LC on C to to to in is to C At to in to as as to on C a C by to of is 20% it LC C RC is of at in AC to in ID in a at of in to to ; ID it 文翻译资料 AC is In to be is of in is on is to be to to in to to be in to be to by so ML QL s be AC in to to in is of n AC LC on in in to by at AC In AC 外文翻译资料 LC C LC he LC is i as a LC as as As a of is to of of to to be to LC as LC of LC in to AC LC as as it in AC is to or C he C as a to har
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