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PLC 提高机械和运动控制能力

   日期:2006-04-08     作者:管理员    

  控制工程师现在利用各种逻辑器件来对过程与机器进行编程。不管应用如何,计算机和计算机技术几乎能提供无限的控制可能性,而可编程逻辑控制器(PLC)在其中扮演了关键角色。最近的一份调查表明,有一半以上的厂家希望在未来12个月内增加其PLC投入,40%以上的厂家希望至少和他们过去12个月的投入持平。
  早期的机器与运动控制植根于当今计算机仍在使用的基本逻辑。根据不同的机器与功能,20世纪中期的逻辑可能是机械、气动、电气,或这三者的组合。随着时间的推移,控制工程师采用继电梯形逻辑来制定操作顺序,以及构建针对制造机器与各种生产线的控制系统。这种梯形逻辑采用很多器件(继电器、定时器、线圈、开关、指示灯和按钮等)及一个封装来增加保护(与连线)。即使构建这种控制系统的过程很直接,但对更快、更便宜、更精确及更复杂机械的要求,无疑将需要一些更复杂的东西。下面让我们来看看PLC。
  PLC现在(以及过去某些时候)是各种控制应用的首选控制器件。Control Engineering与Reed Research举行了一次在线问卷调查,结果其中有300多位被调查者都指定、推荐或购买PLC,其中大多数都将PLC

用于机器控制应用,过程控制应用则位居第二,其后依次是运动控制、批量控制与诊断应用。大多数应用都为工厂车间应用(占54%)、其余则为OEM(占25%)或二者均有(占17%)。

PLC使用的编程语言

  价格上升、尺寸减小
  2005年的调查结果表明,51%的被调查者希望增加其在PLC上的支出,而8%则希望减少。其余(42%)则希望和去年持平。这些数字揭示了一个稳定的投入增长趋势。在2002的调查中,仅有29%的被调查者希望增加其在PLC上的支出,64%希望保持不变,而7%则希望减少。2005年的调查结果表明,微型PLC(小于15个I/O连接)、小型PLC(12~128个I/O连接)和中型PLC(128~512个I/O连接)分别有2~5%的增长,而大型PLC(大于512个I/O连接)与基于PC的控制则下降了4%。
  PLC用户中基于PC控制的轻微“下降”,可能有助于产品种类的融合。使用基于PC的与PLC外形尺寸相当的半导体器件(常常称为可编程自动控制器或PAC),使PC和PLC之间的界限变得日益模糊。一些厂家甚至将其PAC称为PLC或“控制器”。该术语又模糊了PLC与传统上称为“环路控制器”的产品之间的界限。
  在此次2005年度PLC调查中,基于软件的PLC与嵌入式控制的使用率基本上与去年持平。
  罗克韦尔自动化公司产品经理Mike Miclot,从其作为一家供应商的有利角度看到了同样的发展趋势,小型PLC的使用率正在逐步超过大型PLC与基于PC的配置。Miclot称有三种因素促使人们转向小型PLC。首先,现在更新、更小的控制器拥有更强大的功能,并能逐步取代大型控制器;其次,控制界已经接受了采用小型PLC网络的分布式架构(这里性能和自主是关键因素);第三,Miclot说,就是更低的总体成本。
  这些器件究竟能小到什么程度,有没有限制?如果PLC确实能比当前的“微型”配置还要小,那很可能是因为厂家所采用的电子器件在继续变小的缘故。“但当这些器件变得更小及功能更强时,终会有一天它们在工厂环境下会变得不实用——过于复杂或难以安装和使用。”Miclot警告说。
  为减小这种限制,Divelbiss公司甚至推出了一种基于半导体的PLC。

通用编程软件及PLC具有的特性

  一次一级
  控制工程领域有它自己一贯的传统。没有哪位工程师或技术员不熟悉最老及持续时间最久的PLC编程语言——古老的梯形图。牢固地根植于继电器逻辑时代的梯形图,在2005年问卷调查中仍保持了压倒性的第一位置。2005年的调查中这点也没有改变,从2004年(甚至更早)起就一直这样。前三种编程语言依次为:梯形图、功能框图和顺序功能框图。排名靠后的C语言与指令列表则都提高了它们的位置。
  据欧姆龙公司PLC产品经理Joe Rubino的说法,梯形图在未来的某段时间里仍可能保持其第一的位置。“对梯形图编程的需求直接受到支持生产制造设备的推动。PLC厂商的国内市场,通过将采用继电器来执行控制逻辑的传统设备控制面板升级为可编程逻辑控制器,而更加确立了梯形图编程的牢固地位。梯形图编程提供了最轻松的升级渠道,减少了传统继电器面板的物理走线。这极大地减少了采用PLC的学习曲线。以前使用继电器面板的人员,现在能开发及支持他们所习惯的具有物理面板走线的PLC电子表示法。”Rubino说。
  欧姆龙是否认为其他编程语言最终能取代梯形图?“不,”











;Rubino反驳道,“将来功能框图或顺序功能框图非但不能超过梯形图,而且我们还会看到它们将成为编写PLC控制程序的补充。关键是为程序员提供编写控制程序的灵活性。”

  无故障通信
  在以前的调查中,联网趋势只有很小的改变。多数被调查者都表示,其PLC中大多数仍为单机(约占32.9%),与PC联网的数字稍有降低(占26.5%)。被调查者还表示,和其他PLC(占22.8%)及分布式控制系统(占17.6%)联网的能力,是其控制网络发挥作用所必需的。总的来讲,被调查者表示,其PLC绝大多数都连成某种网络,差别只是在一到两个PLC而已。
  当被问到将来购买PLC时希望能有哪些特性时,被调查者选择了和前面一样的三种,和以前的调查顺序稍有不同。根据这些答卷,很明显,能否将可编程逻辑控制器联网(以及是否容易实现)已成为控制工程师考虑的因素。能否将通用编程软件用于多个目标/平台排在了首位。其次(也是对将来购买非常重要的)是,能否将PLC I/O连接与PC联网。第三项最期望的特性是带有更多I/O子系统的PLC可用性。
  当询问DST Controls公司(一家位于圣弗朗西斯科

海湾地区的系统集成商)的首席技术官Mike Shulim认为哪些特性在PLC发展中是最为重要的进展时,他依次列举了带有板上PC处理器的PLC、毫微/微型PLC以及带多个远程I/O子系统的PLC。尽管Shulim的选择不能完全反映调查结果,但可以清楚地看到操作控制工程师喜欢小型、快速和灵巧的PLC。用更少的钱(带远程I/O子系统的PLC可节省布线成本)来完成工作并不是件坏事。

  PLC产品
  有关产品的更多详情,请参见以下网址。

  经济高效的联机编辑
  Allen-Bradley MicroLogix1100型控制器为终端用户和OEM提供了具有联机编辑灵活性的高性价比、低端微控制器。这款标价为550美元的新型控制器,可帮助用户修改程序而无需中断工作,并且可以在联机情况下帮助用户调整程序,包括PID环。一个用于EtherNet/IP协议通信的嵌入式端口,使用户能方便地共享各生产设备间的数据,同时节省采用单独网络连接所需花费的时间与成本。此外,一个嵌入式以太网Web服务器使用户能远程访问控制信息,通过与OEM合作伙伴或远程维护人员共享车间设备上的实时数据来进一步提高生产效率。针对要求在以太网内实施分布式控制的应用(如材料处理或包装等),它适合那些将控制器作为远程终端设备(RTU)来监控控制与数据采集(SCADA)的应用。
  www.rockwell.com
  罗克韦尔自动化/Allen Bradley公司

罗克韦尔自动化/Allen Bradley公司

  PLC将技术与运动控制结合在一起
  317T集成技术PLC通过将技术与运动控制结合到一个Simatic PLC上,可节省时间和成本。使用西门子Step-7软件,PLC和运动控制只需要一个程序,因此既能简化配置与编程,同时又能减少培训与硬件成本。该PLC最多可控制16个轴。可用运动控制功能包括绝对、相对、加法和重叠操作模式下的定位。其他功能包括齿轮同步运动、电凸轮盘和凸轮功能、移动到限位器以及测量探针功能(用于打印标记纠正)。
  www.usa.siemens.com
  西门子能源与自动化公司

  改进通信
  AutomationDirect日前推出了两款用于DL05/DL06微型PLC系列的新通信模块。 D0-DCM模块为任何DL05或DL06 PLC增加了两个串口,使用最大速率达115.2 Kbps的RS-232或RS-422/485(只有ModBus支持RS-485)数据接口。端口1支持ModBus RTU、DirectNet和K-Sequence从协议;端口2还可作为DirectNet或ModBus主机工作。F0-CP128 CoProcessor模块提供了3个串行通信端口,可使用该模块全Basic编程能力来配置这些端口。该模块采用速率为100-MHz的时钟、可选择使用RS-232或RS-485数据接口,速率最大可达512 Kbps。这两个模块都可安装在DL05的选件槽或DL06 PLC上的4个选件槽中。
  www.automationdirect.com
  AutomationDirect公司

AutomationDirect公司

  可用于蓝牙或以太网通信的编程
  Telemecanique公司的Twido型毫微控制器(首款毫微控制器),具有嵌入式以太网功能,目前能够对其编程,以用于蓝牙或以太网通信,从而扩展了它的功能并可方便地用于很多应用场合。其最新内置无线功能可简化诊断与故障排查。通过使用带一个嵌入式以太网连接的Twido处理器,或使用新型带以太网网桥的Twido Modbus,用户可远程地在以太网上控制这些PLC。蓝牙功能使得安装与调整














更加容易,通过带TwidoSoft编程软件的笔记本电脑或用于掌上电脑的新型TwidoAdjust工具,可支持多达30英尺的PLC无线连接距离。
  www.us.schneider-electric.com
  施奈德电气公司

  多平台移植性
  PACSystems RX3i型控制器具有一个控制引擎和通用编程环境,以提供跨多个硬件平台的应用可移植性。该控制器据称可在一个紧凑、经济高效的封装中提供高水平自动化功能。特点包括一个高速处理器和支持更高吞吐量且没有信息瓶颈的专利技术、每个模块插槽双背板总线支持、用于新型高级I/O连接具有快速吞吐量的高速及基于PCI的处理器、用于现有串行90-30 I/O轻松升级的串行底板,以及具有诊断与中断终端能力的高级模拟模块等。它还具有一个用于支持高级编程与高性能带有10M字节内存的Intel Celeron 300-MHz CPU,逻辑、编程文档与机器文档文件存储能力,以及开放式通信支持(串行、以太网协议、Genius、HART、Profibus和DeviceNet)。
  www.gefanuc.com
  GE Fanuc自动化公司

GE Fanuc自动化公司

  更大的内

存、更好的运动集成
  FX3U SuperMicro型精密PLC可为用户提供更高的吞吐量、更大的内存以及更高的运动集成。它还扩展了可能应用的范围,增强了可用性并提高了小型PLC的性能。其特点包括6个100kHz高速输入、3个100kHz高速输出、64k字节标准编程内存和通过3个RS网络的同步通信能力。此外,它还具有一个新型Profibus主模块和一个用于高速连接到三菱伺服放大器的新型SSCNET 3二轴光学网络模块。
  www.meau.com
  三菱电机公司

三菱电机公司

  大能力,小尺寸
  Omron CJ1系列可用市场上最小尺寸的微控制器来提供很高的PLC性能,且所需的占板空间仅为传统中型PLC的40~60%。该器件的处理器速率为20ns,并且可支持最多2,560个I/O点。每个模块的尺寸大约与一副扑克牌相同,并且还带有简单的连接器,不再需要庞大的PLC机架。欧姆龙公司为其中型CS1 PLC设计的PC21总线,可提供从CJ1 CPU到各个模块的高速通信。该PLC还包括与大型平台有关的通信选项,可用欧姆龙公司的FINS协议透明地将以太网协议、控制器链路、串口和设备级网络连接在一起,用于数据交换和编程。编程则使用欧姆龙公司的CX-Programmer软件进行。
  www.omron.com
  欧姆龙电子公司

欧姆龙电子公司

  小而强大
  ELC为小型封装提供丰富的模块选择。与其他可选产品相比,其尺寸仅为同类产品的三分之一,可在相同空间内容纳更多的I/O点,或通过减小封装尺寸来降低成本。它包括多个通信端口、远程I/O功能、数据采集存储区、高速计数器、高速脉冲输出、斜坡/梯形/浮点运算、中断、1ms定时器分辨率以及PID功能。用户可使用相同的控制器将其从10个I/O点扩展到256个I/O点,因此无需根据I/O数来决定使用何种控制器。其非机架安装设计,允许通过简单地将模块衔接到配套的连接器上的方法来添加模块。利用其高级通信功能可方便地连接到其他网络。可将从属连接添加到DeviceNet、Profibus或Modbus TCP,且用户还可与其他网络共享数据。
  www.eaton.com
  Eaton公司

  新型可编程自动化控制器
  Opto 22正推出命名为Snap PAC系列的两款新型PAC系统。第一款是Snap PAC-S系列控制器,这是一个独立的高性能控制器,适合于超过128个I/O点或具有复杂以太网架构的分布式控制系统与应用。Snap PAC-S1型号的特点是使用了一个带浮点单元的32位多任务处理器、32MB RAM、16MB闪存和8MB电池供电RAM。第二款是Snap PAC-R系列控制器,这是一种“I/O轨上”控制器,用于单元控制与I/O需要根据位置决定的较少点计数应用。
  www.opto22.com
  Opto 22公司

Opto 22公司

  双重任务:运动与PLC
  MintDriveII是一款具有后台操作PLC的可编程运动控制器。它将一个功能强大的运动控制器与一个伺服驱动器集成到一个智能小型封装中。它采用一种易于使用的基本多任务语言进行编程,可协调运动、HMI和PLC任务。控制器包含板上数字和模拟I/O功能,可用来控制一台机器的多个组件。对于PLC操作,可用真、假条件和逻辑运算符来共同完成慢进、设置用户输出、启用或禁用驱动器等动作的设置。可通过两种方法来扩展数字和模拟I/O点,其一是使用在CAN总线上工作的系列CAN I/O模块,其二是使用符合DS401 I/O标准的CANopen设备。其他可选现场总线还包括DeviceNet和P


















rofibus-DP。
  www.baldor.com
  Baldor公司

  小尺寸、特性丰富且价格适中的PLC
  XC200是一款高端特性、低端价格的PLC。它的占位面积很小(60x100 mm)和每千条指令0.5ms的扫描时间。它还具有IEC-61131编程环境、大容量内存、可拆卸存储卡、USB端口、多任务处理器、内部RAM盘、带高速计数器与中断的集成I/O、RS-232连接、板上现场总线连网和一个可扩展背板。高级软件工具可编程、配置、调试、试运行及设计采用Java的网络界面。控制器同时还包含一个直观界面与若干内建字库以简化编程。即插即用式设计使得硬件与软件的更换仅需要一把螺丝刀,快速以太网访问协议允许从任意地方修改程序及访问数据。
  www.moellerusa.net
  Moeller电气公司 

Moeller电气公司

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