外文翻譯--PLC、工業(yè)PC與DCS的特點與趨勢.doc

外文翻譯資料-1-PLC、工業(yè)PC與DCS的特點與趨勢目前，廣泛應用于工業(yè)自動化系統(tǒng)的3大件是工業(yè)PC、DCS和PLC。在此，對于他們的經(jīng)濟技術(shù)水平和發(fā)展趨勢進行敘述。一、可編程序控制器的特點及應用1.PLC的應用早期的可編程序控制器(ProgrammableLogicController，PLC)，主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強、應用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動控制目標實現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。1969年，美國數(shù)字設備公司(DEC)研制出世界上第一臺可編程控制器。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。70年代初期，體積小、功能強和價格便宜的微處理器被用于PLC，使得PLC的功能大大增強。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊和各種特殊功能模塊。在軟件方面，PLC采用極易為電氣人員掌握的梯形圖編程語言，除了保持原有的邏輯運算等功能以外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。進入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，大大提高了PLC軟、硬件功能。2.PLC的特點在發(fā)達工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛的應用在所有的工業(yè)部門。據(jù)“美國市場信息”的世界PLC以及軟件市場報告稱，1995年全球PLC及其軟件的市場經(jīng)濟規(guī)模約50億美元5。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能得到大大的增強，具有以下特點：(1)可靠性高。PLC的高可靠性得益于軟、硬件上一系列的抗干擾措施和它特殊的周期循環(huán)掃描工作方式。(2)具有豐富的I/O接口模塊。PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有相應的I/O外文翻譯資料-2-模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。(3)采用模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。(4)編程簡單易學。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。(5)安裝簡單，維修方便。PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。二、工業(yè)PC1.工業(yè)PC的工業(yè)控制應用工業(yè)PC具有廣泛軟硬件支持特性，品種豐富多樣，能充分利用優(yōu)良圖形用戶界面功能，對工業(yè)用戶有巨大吸引力。但早期PC不適合工業(yè)自動化過程控制應用，通過加固改裝如增加保護機殼、采取減振降溫等措施，滿足工業(yè)環(huán)境應用的一些要求是其初期發(fā)展的特點。近年來，隨著芯片集成度的進一步提高，功能增加，制板工藝、元器件封裝和表面安裝技術(shù)的改進，及標準工業(yè)總線、標準操作系統(tǒng)和圖形用戶界面軟件的發(fā)展，工業(yè)PC的發(fā)展和應用進入鼎盛時期，整機硬件可靠性提高，系統(tǒng)軟件不斷完善，應用軟件極大豐富，深入工業(yè)自動化控制行業(yè)各個領域。據(jù)不完全統(tǒng)計，工業(yè)PC在工業(yè)自動化中的使用率占全部工業(yè)控制計算機的65%，且每年以21%的增長速度繼續(xù)擴大。制造業(yè)購買的工業(yè)PC按金額計算占整個PC市場10%左右。在工業(yè)自動化過程控制系統(tǒng)行業(yè)應用于工業(yè)管理的占44.1%，應用于操作員控制臺的占36.4%，應用于質(zhì)量管理的占18.8%，應用于監(jiān)視和控制、工程師控制臺、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分別占總數(shù)的18.2%、12.6%和11.1%。工業(yè)PC的一個顯著特點是可獨立組態(tài)，也可與DCS、PLC、CNC和其他計算機連成網(wǎng)絡。目前，幾乎所有DCS、PLC生產(chǎn)制造商都采用工業(yè)PC編制控制系統(tǒng)程序，越來越多控制系統(tǒng)公司采用工業(yè)PC作為操作員界面工作站。由工業(yè)PC所外文翻譯資料-3-組成的計算機控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化過程控制領域發(fā)揮了十分重要的作用，已出色地用于工廠和車間級過程控制、數(shù)據(jù)采集、批量處理、質(zhì)量管理、機床自動化以及優(yōu)化和專家控制等任務。2.工業(yè)PC的主要特點(1)工業(yè)標準的應用為了使不同廠家生產(chǎn)的計算機能相互連接，也為充分利用市場上多種多樣PC元件和模塊所提供的功能，工業(yè)PC采用了標準接口，它不僅需采用IEEE、DIN和ISO等標準，還需采用AT(ISA)、EISA及STD、VME、Multibus等總線標準?，F(xiàn)在工業(yè)PC已廣泛采用了PCI、PCMCIA總線標準，這兩種標準總線對于提高工業(yè)PC性能和速度有極大推動作用。(2)采取必要的保護措施必須根據(jù)控制應用的環(huán)境條件對工業(yè)PC采取各種保護性措施，使之適合于從工程管理部門到現(xiàn)場操作控制的應用。工業(yè)PC必須要能耐受條件惡劣的現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境，必須具備良好的散熱、通風、防水、防塵、抗干擾、抗腐蝕、防沖擊、抗振動等一系列保護性特點。(3)采用工業(yè)操作系統(tǒng)MS-DOS因內(nèi)存不足，無法支持多任務，缺乏實時性功能，連網(wǎng)能力差等缺點，目前已基本不采用了。隨著計算機主芯片的飛速發(fā)展，更高性能和更高速度的工業(yè)PC層出不窮。另外，現(xiàn)在幾乎所有軟件開發(fā)公司都已將開放重點轉(zhuǎn)移到OS/2、Windows和Unix等操作系統(tǒng)上。尤其是適合于工業(yè)自動化過程控制系統(tǒng)實時多任務操作應用的WindowsNT/2000已經(jīng)普遍成為工業(yè)PC的主流操作系統(tǒng)。(4)與自動化設備和系統(tǒng)的通信工業(yè)PC須能與各種自動化設備和系統(tǒng)進行有效通信，如與PLC、DCS、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及上一級管理計算機的通信。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，由于系統(tǒng)開放和系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展需要，工業(yè)PC的這些通信功能將會越來越顯示出其重要作用。標準通信網(wǎng)絡的發(fā)展使工業(yè)PC的應用更開放，并能使它對小型計算機構(gòu)成更大威脅。以MAP協(xié)議為基礎的Ethernet通信網(wǎng)絡允許各種計算機系統(tǒng)間直接相互通信。在不同級別自動化網(wǎng)絡系統(tǒng)間相互通信時，則需單獨處理各通信信道。監(jiān)控級工業(yè)PC則需從下級系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信息，并傳送到上一級計算機。(5)安全操作特性外文翻譯資料-4-除了對工業(yè)PC采取各種保護性措施以外，還需要對工業(yè)PC的操作狀態(tài)進行監(jiān)視，監(jiān)視計算機的運行及其軟件系統(tǒng)，檢查具體程序在預定周期內(nèi)的執(zhí)行情況。計算機應能監(jiān)視電源電壓，并在故障或偏差過大時發(fā)出報警信號。3.工業(yè)PC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢工業(yè)PC現(xiàn)在具有各種各樣的性能和功能，低檔工業(yè)PC與CRT操作終端相當，高檔工業(yè)PC可與工作站相當。因此，高檔工業(yè)PC與低檔工作站的價格和性能重疊，差別正在消失，工業(yè)PC與工作站之間的界限越來越模糊。工業(yè)PC工作站是工業(yè)自動化過程控制系統(tǒng)應用的優(yōu)良選擇，標準通信網(wǎng)絡和圖形化操作系統(tǒng)的采用使得工業(yè)PC與其他設備能有效地進行通信。隨著32位和64位計算機芯片的出現(xiàn)和使用，將會進一步提高工業(yè)PC工作站的功能和性能，今后還會向更高方向發(fā)展。軟件是工業(yè)PC在工業(yè)自動化過程控制系統(tǒng)中應用的關鍵。硬件性能的提高和價格的下降，以及標準化和功效更強、更好圖形化操作系統(tǒng)的采用是促進工業(yè)PC軟件發(fā)展的重要因素。當前，工業(yè)PC軟件發(fā)展迅速，市場上已有數(shù)千家獨立軟件開發(fā)公司能供應在工業(yè)PC上運行的工業(yè)過程控制組態(tài)軟件包，以滿足急速增長的工業(yè)用戶需要。工業(yè)PC上應用的工業(yè)過程控制組態(tài)軟件包大多運行在OS/2、Windows和UNIX等標準操作系統(tǒng)上。工業(yè)過程控制應用軟件大批量涌現(xiàn)，軟件開發(fā)公司提供了大量可在工業(yè)PC之上運行，用于PLC、DCS等工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的組態(tài)工具和圖形化人機界面軟件。許多PLC、DCS生產(chǎn)制造商開發(fā)的組態(tài)工具軟件已成為其自動化控制系統(tǒng)的重要組成部分。他們采用工業(yè)PC代替專用工作站，用于建立實時數(shù)據(jù)庫、控制回路、圖形畫面顯示、報警記錄、實時和歷史數(shù)據(jù)趨勢記錄以及過程控制仿真等任務?，F(xiàn)在，各種用于過程監(jiān)視與控制、單元控制、工廠數(shù)據(jù)采集、過程優(yōu)化控制、過程控制仿真、統(tǒng)計式質(zhì)量控制(SQC)、統(tǒng)計式過程控制(SPC)以及專家系統(tǒng)控制的專用工業(yè)自動化控制軟件包都