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控制系統(tǒng)

過程控制和PLC設(shè)計(jì)指南(一)

星之球激光 來源:中國工控網(wǎng)2012-05-12 我要評論(0 )   

摘要:可編程邏輯 控制器 ( PLC )在過程 控制系統(tǒng) 中能夠有效節(jié)省時間,降低成本和能耗,簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從制造業(yè)發(fā)展進(jìn)程可以了解到如何用現(xiàn)代 IC 替代分立電路。這些...

       摘要:可編程邏輯控制器PLC)在過程控制系統(tǒng)中能夠有效節(jié)省時間,降低成本和能耗,簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從制造業(yè)發(fā)展進(jìn)程可以了解到如何用現(xiàn)代IC替代分立電路。這些IC能夠簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì),擴(kuò)展設(shè)備監(jiān)測功能并保障操作人員的安全。MAX15500/MAX15501、MAX5661以及MAX5134–MAX5139是過程控制應(yīng)用中的典型IC。

   簡介

   工業(yè)控制、工廠自動化以及PLC (可編程邏輯控制器)是發(fā)展成熟的技術(shù),能夠有效地節(jié)約時間、材料、能源和金錢。但從何入手呢? 設(shè)計(jì)一個完全自動化的工廠是一項(xiàng)巨大工程,有可能在還沒有啟動項(xiàng)目時就放棄了。

  這使我們想起多年以前非洲的一位探險家,當(dāng)他詢問本地的一位部落男子:“如何吃掉一頭大象?”,這位男子驚訝地看著探險家回答到:“我們吃大象就像吃別的任何東西一樣,一次一口”。與其它大型系統(tǒng)開發(fā)一樣,工業(yè)控制系統(tǒng)可以劃分成許多小規(guī)模電路。下面我們就開始探討這些細(xì)分后的電路。

   過程控制流程

   裝配生產(chǎn)線是人類歷史上相當(dāng)新的發(fā)明創(chuàng)造,許多國家都在同一時期涌現(xiàn)出了類似的創(chuàng)新方案。我們將列舉其中的幾個示例,闡述如何演進(jìn)到一個完整的自動化工廠。

  Samuel Colt (美國的槍支制造商)在19世紀(jì)中葉展示了一種通用部件。早期的槍支需要獨(dú)立制造每只槍的部件,然后進(jìn)行組裝。Colt先生展示了10只槍的通用部件,然后隨機(jī)地從箱子里抓取這些部件并組裝好一只槍。在20世紀(jì)初期,Henry Ford進(jìn)一步拓展了大批量生產(chǎn)技術(shù)。他采用固定的裝配廠,用卡車在工廠之間運(yùn)輸零部件。雇員只需要了解很少的裝配知識,在以后的工作中也只進(jìn)行這些操作。1954年,George Devol申請了美國專利2,988,237,這項(xiàng)專利標(biāo)志著首臺工業(yè)機(jī)器人的誕生,該機(jī)器人被命名為Unimate。20世紀(jì)60年代末期,General Motors®使用PLC (可編程邏輯控制器)組裝汽車的自動變速器。被稱為PLC之父的Dick Morley為GM生產(chǎn)了首個PLC。他的美國專利3,761,893是當(dāng)前許多PLC的基礎(chǔ)(有關(guān)上述四位發(fā)明家的詳細(xì)信息,請參考:www.wikipedia.org/;相關(guān)專利請查詢:http://patft.uspto.gov/netahtml/PTO/srchnum.htm)。

  過程控制可以簡單到何種程度? 圖1給出了一個常見的家用加熱器。

 

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  圖1. 家用電子加熱器,一個簡單的過程控制示例。

 

  加熱器部件密封在一個容器內(nèi),簡化系統(tǒng)通信。這個概念可以擴(kuò)展到遠(yuǎn)端控制的恒溫加熱器,通信距離在幾米左右,通常采用電壓控制。

  現(xiàn)在,我們可以考慮一個小型的簡單過程控制系統(tǒng),在圖2所示工廠中需要哪些必要部件?

 

  圖2. 工廠的遠(yuǎn)程通信

  圖2. 工廠的遠(yuǎn)程通信

 

  長距離傳輸線的阻抗、EMI以及RFI (電磁及無線電干擾)使得電壓控制方案的實(shí)施非常困難,這種情況下,電流環(huán)不失為簡單、有效的解決方案。由基爾霍夫定律可知,電流環(huán)中任何一點(diǎn)的電流等于環(huán)路中其它所有點(diǎn)的電流之和,由此可以抵消傳輸線阻抗的影響。由于環(huán)路阻抗和帶寬較低(幾百歐姆,《 100Hz),EMI和RFI的雜散拾取最小。

      

 

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