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微型PLC

   日期:2006-03-24     作者:管理员    
  小型耐用的可编程逻辑控制器(PLC),是逻辑控制领域发展最快的一类产品,而可编程自动控制器(PAC)的功能与PLC类似,只是PAC还带有几种不同的可选功能。
  您需要选用一套微型PLC,还是一套PAC(可编程自动控制器)?它们之间的区别在哪里?如果你确实想选用一套可编程逻辑控制器,那么什么叫做微型PLC呢,原来那些传统的名称还适用吗?
  也许有时用户不但要考虑到控制器的功能性(这些功能性是由自动化设计所决定,并通过相应实施得来的),还需认识到对于系统的正确使用、维修和升级,往往比选用控制器的种类更为重要。至于要评估系统的处理规模,那些诸如输入/输出(I/O)点数的传统衡量方法已经不再适用;用户仅仅需要关注,“那些为满足相关应用而需要的各项功能”可否达成,而输入/输出(I/O)点数,只需为“系统将来可能的扩展”稍微放大一点即可。

Schneider Electric公司的Telemecanique Twido Nano PLC
Schneider Electric公司的Telemecanique Twido Nano PLC
图1:Schneider Electric公司的Telemecanique Twido Nano PLC,
可以控制那些水果及蔬菜加工厂的输送和包装生产线。

  通常来说,PAC在形式上与PLC很相似,功能上有
经过工业化加固的基于PC的逻辑和其他处理能力,但是,PAC比PLC更加开放、更容易掌握、同时还具备内置的通讯功能、编程也更为灵活。
  即便如此,PLC在用户使用的容易程度方面、通讯功能方面以及其他功能方面,继续保持其领先地位。2004年中期,ARC咨询集团就指出,“目前,PLC已经成为一种使用得如此普遍的商品,以至于连PLC的制造厂商都无法知道,那些通过分销商销售的nano(毫微)型PLC和微型PLC,他们的最终用户究竞是谁?”CONTROL ENGINEERING 2004年11月的PLC专题研究也曾指出,“微型和中型PLC是安装使用的最为广泛的类型。”

North Eastern Ohio有限公司产品
North Eastern Ohio有限公司产品
图2:对于North Eastern Ohio有限公司-这家专业生产自动油漆设备的
制造商,他们的Artomation系列产品,提供了包括“Wago I/O模块和
基于以太网的微型PLC”在内的自动化系统。

  Panasonic Electric Works(美国)有限公司(前Aromat,NAiS公司)资深技术支持专家Sydney Brooks先生说,小型化PLC功能紧凑的特点,在几年前几乎没有听说过。但今天像该公司最新紧凑型砖式PLC,其I/O卡槽排放在PLC的上部;且配备有八个内置的高速计数器,可用于编码器、接近以及光电传感器,而相比之下,其竞争对手的产品平均下来,只有两个同类计数器而已。
  Wago产品经理Mark DeCramer先生说,“与其他类型的PLC一样,绝大多数微型PLC都已采用IEC 61131-3的编程标准,而该标准定义了一种标准化的指令集,数据类型,以及编程环境。”他还补充说,大家对这种标准的很多优点经常是熟视无睹,比如说“可重复使用的代码,独立于处理器的编程环境,可在不同品牌的PLC之间通用的编码手操器,用户更快的掌握速度。”如果你目前不在使用由IEC 61131-3编程标准所支持的微型PLC,那么你在微型PLC硬件上省下的金钱,将花在额外的工程实施及人员培训之上。
  采用PAC还是PLC,或者两者兼用?
  National Instruments公司数据采集产品经理Gricha Raether先生建议大家,用户应该根据具体的应用场合,来决定是采用PLC还是PAC(或者两者兼用)。
  Raether先生说,“今天的控制处理过程,很大程度上依赖包罗万象的信号和数据,其涵盖的范围包括模拟及数字输入输出设备、高分辨率高速的摄像机、以及多轴运动控制器。”“很多应用场合,比如高速生产线、实时的机械状态监测、高精度控制、以及复杂过程控制,他们往往需要在确定的时间间隔内,执行完成高速的数据采集、先进的数据分析以及处理算法。”
  Raether先生补充说,高端的PLC可以满足上述部分要求,然而,工程师们为了能够高效地处理这些信号,他们需要一些可供计算的资源,如浮点处理器以及足够的内存。PAC就是将这些有现货供应的硬件与实时操作系统集成在一起,为控制工程师提供一种低成本高效益的工作平台。NI公司的产品中包含了PAC和逻辑处理板,但未包含PLC。

衡量PLC的旧式方法,已经落伍于新技术了
  I/O点数是大家以往常常引用的、用来衡量PLC规模大小的传统方法。
新旧标准  然而,当今最小型PLC的I/O处理能力,也超过了过去大型PLC的处理能力。所以,有关专家说,当今的PLC最好是以其提供的所需功能,而不是I/O点数,来衡量PLC的规模大小
























plc
  GE Fanuc VersaMax Micro Nano PLC适用于以下操作环境: 控制盘的安装空间非常有限,但却需要高产量和高处理速度。由于其一体化的外形结构,这种紧凑型的PLC可以提供多达64个点的I/O处理能力,并且可以扩展到176个点,快速的系统扫描周期,坚固的编程指令集,可使得编程选项倍增的扩展内存,模块化设计使得系统的硬件安装更灵活、更容易。

FP-X型PLC
  Panasonic Electric Works Corp的FP-X带有一系列的、据说可与任何竞争对手的产品相匹敌的特性和功能。FP-X型PLC,它的处理器速度高达0.32μs,并且带有32K的编程内存,可以取代处理规模小且价格昂贵的高速PLC。这种PLC还带有内置的24V传感器电源,可移动的端子排和继电器输出。该产品可以交流供电,且提供通讯功能,同时还提供模拟和离散I/O信号、以及相关运动控制模块的扩展。FP-X型PLC也可使用“可用于FP0系列PLC上的”所有扩展模块。

Allen-Bradley MicroLogix 1100 controller
  Allen-Bradley MicroLogix 1100 controller 来自于Rockwell Auto
mation公司,为用户提供一种低成本高效益、带有灵活的在线编辑功能的低端控制器。这种新型控制器能够帮助用户在线的修改程序,其中包括PID回路(即比例-积分-微分回路)。嵌入式的以太网/IP通讯端口,可通过产品提供的现成便利工具,来共享所有的数据,同时还省去了网络接线的麻烦。一台嵌入式的以太网WEB服务器,使得用户可以远程访问相关的控制信息。有些应用场合,包括了透过以太网的分散控制,如在原料处理和包装方面的应用就属此类情况。此时,系统监控和数据采集系统可能位于一处,而控制器作为远程终端单元可能又位于另外一处。该系统内置的多用途文本LCD屏幕,就可以省去在很多应用中各个独立的操作工界面。
  Telemecanique Twido nano PLC来自于Schneider Electric公司,具备很多本该只有在更大型PLC上才会拥有的性能,但其体积却更小。具备多种通讯功能,据说是一款“人小鬼大”的产品,对于每一指令逻辑,拥有最快的扫描周期。

  Schneider Electric公司的低端控制产品首席专家及组长-Tim Roberts先生说,当用户在选择“更为小型的PLC,还是更为大型的PAC”时,主要考虑的是实际应用中的处理规模和范围,然后才能决定,一套类似于‘nano PLC’这样的小型PLC是否合适?最后得出的结论往往是,一套nano PLC对于复杂的机械方面的应用还比较合适,而一套PAC则更加适用于复杂的过程控制。Roberts先生补充说,“如果初步认为一套更为小型的PLC,可以适用于此处应用场合的话,那么下一步就应该判断,该类PLC是否有足够的I/O点数(离散量和模拟量),是否有PID回路的处理能力,是否有足够的内存和通讯处理能力,是否有足够快的处理速度。如果安装空间不是很大的话,那么同样还需考虑系统硬件的物理尺寸。”在实际的应用中,当今小型控制器的优势和适应性已经展现出来。
  自动喷漆
  North Eastern Ohio有限公司(一家自动化油漆机器的OEM厂商),需要一种带有数字和模拟输出的、对多轴运动进行近乎于实时协调控制的自控系统。该系统的优先配置中包含有运动专用卡和I/O卡,它们又安装在一台运行实时的、基于UNIX操作系统的工业PC机中。相关代码驻留在PC机和运动专用卡中。
  虽然基本系统早已安装成型,但由于在使用的过程中,经常会增加一些基于I/O的逻辑功能,如油漆填充这类的、可独立操作的、非自动机械类的功能,所以系统需要不停的升级,才能够维持既有的运动控制平台。新的应用场合将“基于以太网的、功能卓越的运动控制器”,“微软公司Windows平台的PC机”以及“Wago以太网可编程现场总线耦合器”结合在一起。Digital Coating Devices Inc公司的Automation系统,就提供并集成了控制器和HMI(人机界面);该公司的产品开发副总裁-Chuck Greene先生简单描述了此类应用带来的好处:
  ■ 由于运动控制器是由相同厂家提供,因此运动控制的相关软件不需修改;
  ■ 使用微软公司Windows平台的PC机,将PC机的成本降低50%以上;
  ■ Wago I/O连接器通过Modbus 协议,直接为运动控制提供通讯。由于使用标准设备,I/O模块的成本降低10~20%。同时,有多达40%的机器类控制系统需要扩展的I/O连接器,而使用电源配给模块,

















在现场使用任何的电压等级都可将其纳入原有系统。可实现与多种现场设备之间的通讯,其中包括RS-485。
  Greene先生指出,“我们公司已开发一种组态工具,这种工具可以允许-在不重写软件的情况下增加I/O点数。经过简单组态然后就可运行。”Wago 842 PFC(可编程现场控制器)使用了IEC 61131-3标准化编程环境以及其本身自带的一些功能。通过基于Modbus的运动通讯功能,能够向系统通告那些“正处于运行状态的I/O设备”,而这类I/O设备的运行处理又都是独立于运动控制器和PC机的,正因为这样,系统才可能允许在线进行“诸如添加油漆、测试喷枪设置等操作”。对于那些不需要运动控制的场合,Wago控制器使用其自带功能;用一种特殊的模块来读取传输设备上的编码,以便当需要进行喷漆处理的部件经过喷枪时,系统可以正确的控制喷枪的开关。
  污水的快速及时输送
  当你在等火车(或在某个工业化的环境中工作)时,一潭停滞的死水一定是你不愿看、不愿闻的东西。为了更好地确保这类流体,能以最快的速度输送到一个合适的地方,Toront
o Transportation Co.(TTC)有限公司,在找到一种标准化的控制器以后,就对其所有的泵站,都安装了ITT Flygt's Logimac型基于PLC的机泵控制系统。ITT Flygt(加拿大)公司找到了这种可靠的、低成本高效益的、功能强大的控制器,并且带有灵活的通讯功能,另外,厂家还提供了有力的售后服务和技术支持。

独一无二的PLC控制:Full House 公司减少了门/门框制造机器的停车时间,提高生产率。
  Full House有限公司的Fred Braid先生说,自从他父亲倡导并发明了预悬挂式门以来,在门及门框制造机械这一领域,并没有取得多大的进步。事实上,由继电器、阀门、以及压缩空气来控制的机器,一直以来,都是他的客户以及竞争者信服的标准。
  然而在2004年,Braid先生打破了沿用近70年的、Marquise Diamond系列产品一直使用的气动控制的传统技术,开发了Full House有限公司历史上第一套由PLC控制的、伺服驱动的门-门框制造设备。Braid先生的目标是,打造一款“可以真正担负起公司发展使命的”门及门框制造设备:由他们设计制造的机器设备,能够帮助那些门及门框制造商,以流线形的产品,更低的劳动成本,来获取更多的利润。在整个研发及试验过程中,Braid先生和Full House公司的工程技术团队,都与Siemens Energy & Automation公司一起精诚合作。他们的总体目标包括:提高产品的精度;提升产品的质量;在制造门及门框的过程中,可以更灵活地对相关设定参数,进行快速而简单的修改。
  Braid先生说,我们打算在新机型上达成的一些功能,如果用以往传统的气动逻辑来实现的话,将会非常复杂。

Siemens Simatic S7-200 型PLC


  Full House公司选用了带有MicroWin编程软件的Siemens Simatic S7-200 型PLC ,这样,相比于那些仍然只能提供气动控制的竞争对手,该公司可以继续保持其领先地位。公司生产的Marquise Diamond新系列门及门框制造设备,在“门及门框制造商”所需加工的木质门和玻璃纤维门的尺寸达到八英尺高、四英尺宽时,就可以为他们提供更高的生产率(每小时60个门),更好的质量以及更多的功能。Full House公司研发工程师Sean Morgan先生称赞到,使用一台Siemens Simatic TP-270(一种十英寸大小,用Siemens ProTool Pro软件进行编程的触摸屏式的人机界面),花上几秒钟就可以更改机器的设置,相比之下,传统的气动机器,通常可能要花费一个小时才能完成此类切换 。同时,新机型在重新编程、更换部件、对客户进行技术支持及售后服务方面,都具有更大的灵活性。S7-200 PLC通过一种 AS-interface接口来控制Marquise Diamond型机器的一切操作,而AS-interface接口是一种“用于传输过程级和机器级模拟和数字信号的”、兼容多厂商的总线系统。该接口的数据和电源,通过同一根双芯电缆来传输,这样就省去了并行布线的更多成本,同时还可以更为灵活地增加一些功能,并且还有即插即用的功能。Morgan先生还说,由于总线系统的优点,所以可在不必改边布线的前提下,增加某些功能,这些特点对于那些仅有机械专业背景的安装工而言,是大有裨益的。
  与Full House公司气动控制的机器相比,由PLC控制的机器减少了维修量、简化了操作、降低了售后服务的通话量、以及机器的停车时










间。Braid先生说,“气源质量问题、气源压力不正确、以及系统中的水分不再会导致各种问题。还有,我们可以通过互联网来控制机器和进行机器的故障诊断。”很明显,这样要比“向海外派遣一个服务工程师”好得多。Full House公司产品经理Carl Oberg先生说,Marquise Diamond系列制造设备,首先要对母材进行加工,以便大门铰链的安装,同时还要对其钻孔,以便门锁的安装。如果铰链和门锁的安装定位有所偏移,那么整扇门的质量就会很差。确保加工过程的一致性非常重要。如果问题出现了,勿庸置疑,采用PLC控制的系统,纠正起来要比“采用气动控制的系统”快得多。
  Braid先生说,自从采用人机界面后,由于“修改参数以及纠正问题”的时间大大缩短了,因此可以降低人工及材料成本。新机型修改铰链和门锁的加工参数,只需几秒钟,而相比之下,同样的改动对气动机器而言,可能需要个把小时。Oberg先生补充说,一些特殊的订单,以前往往需要在机器上走两次,而这一过程也许会耗去多达七分钟的时间,但现在的新机型只需不
到一分钟。

  Logimac系统包含一套PLC,是为双重、三重以及四重化配置的泵站而设计的,其中PLC运行着一套标准的工业级的程序,该程序由ITT Flygt(加拿大)公司开发设计,目的是:及时识别泵站中的故障设备;为泵站提供更安全可靠的操作;为操作工提供一个操作界面。该系统监控以下相关功能-机泵马达的定子及滚动轴承是否过热,是否有液体渗入机泵马达定子和马达接线箱,是否有液位调节器故障。同时,系统还监视输入变量,其中包括用于测量输入流体容积的开关和压力传感器。如果系统发现废水池的液位超过了预设高度,则PLC将会发出命令给一台或几台泵,让其启动将废水泵入后面的处理场。ITT Flygt(加拿大)公司的产品经理Luc-R巎ean Lepine先生说,“Logimac系统有足够的能力,根据输入的流量来计算出应该泵出的流量。”“这样,系统通过在必要时将更多的机泵自动启动,就可防止未经处理的污水溢出污水池流入河流,从而确保污水得到更好的处理。”Lepine先生还说,“GE Fanuc公司的微型PLC使得ITT Flygt加拿大公司及其用户受益匪浅,目前正在使用的VersaMax型微型PLC,最多可以扩展到多达84个I/O点,并且可以和变频器和软启动器一起配合使用,这类控制器功能强大、性能可靠并且低成本高效益。它们还可以较为容易地实现一些量身定制的功能,而这些功能对于我们公司和我们的客户都非常重要。这些产品所具备的工业级标准及易于使用的编程方式,能够让我们ITT Flygt加拿大公司,更快地调试好我们的泵站。
  如对本篇文章提到的公司和组织有更多的兴趣,请访问www.controleng.com或以下网站:
  www.artomation.com
  www.gefanuc.com
  www.ittflygt.ca
  www.ni.com (National Instruments)
  www.rockwellautomation.com
  www.sea.siemens.com
  www.telemecanique.com (Schneider Electric)
  www.pewa.panasonic.com (之前的Aromat公司)
  www.wago.us
文章编号:060303
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