外文翻譯--可編程控制器.doc

可編程控制器20世紀60年代，在控制器受到關注以前，電機裝置一直是這個年代的流行產(chǎn)品。這些通常被稱為繼電器的裝置被數(shù)以千記的系統(tǒng)用來控制許多制造過程和單獨的機器。許多這樣的繼電器被應用于運輸工業(yè)，更明確的說，應用于汽車工業(yè)。這些繼電器使用成百上千的金屬導線，他們的相互聯(lián)系將影響控制的解決方案。至少作為一個單個的裝置，繼電器的性能是基本穩(wěn)定的。但是，繼電器盒通常需要安裝三百甚至更多的繼電器，于是可靠性及維修和保養(yǎng)問題就不可避免地擺到了我們面前。成本問題成為另一問題，盡管繼電器成本很底；但是繼電器盒的安裝成本很高，每個繼電器總的成本，其中包括購買零件、配線和安裝工作的成本，大體在30美元到50美元之間不等。更糟糕的事情是，控制面板需要經(jīng)常不斷的更改。對于繼電器來說，這是一個昂貴的事實。因為這一更改過程需要大量的勞動在控制面板上重新接線。此外，這些變化有時很少備有證明文件的。這就使以后的再次維護工作成為很頭疼的事。按照這樣考慮，丟棄整個舊的控制面板，同意使用一個適合的新的控制過程方式的相匹配的接線元件的控制面板，也是很常見的事情。這就給這些系統(tǒng)的維護成本增加了不可預知的、潛在的高成本。正如在昂貴的電動車生產(chǎn)線上一樣。越來越清楚地認識到要使系統(tǒng)更可靠，更容易排除故障，更適合不斷變化的控制過程需要，就必須改進控制過程。在20世紀60年代，出現(xiàn)了第一個可編程控制器。這是第一個“革命性”的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是按照美國汽車制造工業(yè)的特定要求開發(fā)研制出來的。這些早期的控制器，即可編程邏輯控制器（PLC）是能應用于工廠車間的最早系統(tǒng)。這些控制器再不需要大量重新接線或改變元件的情況下能夠作“邏輯”變化，一旦出現(xiàn)問題，它能夠很輕易地診斷和修補。觀察可編程控制器在最近15年取得的進步是很有趣的事情，在20世紀60年代末期早期的產(chǎn)品或許會使很多人感到驚恐和迷惑不解，例如，維修人員習慣手動工具，那么對于電子儀器的部件和機電設備將會發(fā)生什么呢？改裝過的計算機代替這些設備，正如電子器件代替繼電器，甚至設計出了工具來作為繼電器的替代品。我們現(xiàn)在有機會來審視一下前景，回顧過去，可編程控制器帶給制造業(yè)的是什么？開關傳感器照明行程開關模擬量電磁裝置光電耦合電機輸入輸出接觸器輸入端口中央處理器（CPU）邏輯存儲器變量存儲器動力供應輸出端口編程設備可編程控制起都包含了基本的功能模塊，為了理解控制系統(tǒng)的關系，我們將檢查一下每一個模塊。首先，我們看一下中心，它是系統(tǒng)的心臟。中心包括微處理器、存儲當前控制邏輯的邏輯存儲器、存儲常變量數(shù)據(jù)的變量存儲器，中西部分具有控制程序執(zhí)行和為微處理器與存儲器提供電力的功能。接著是I/O模塊，它的功能是為CPU提供控制水平信號，并把他們轉化為適合連接工廠級別的傳感器和調節(jié)器的標準電壓和電流。I/O類型可以是數(shù)字信號、模擬信號或是應用于某一定特定應用的“智能”I/O。程序員通常僅需編寫程序，而不需要考慮程序在系統(tǒng)中的運行。他也可以用來發(fā)現(xiàn)并修理系統(tǒng)故障，在檢查系統(tǒng)故障的確切原因發(fā)面是個很有用的設備。在這里提到的設備代表了與I/O連接的各種傳感器和調節(jié)器，它門是系統(tǒng)的手臂、腿、眼睛和耳朵，其中包括按鈕、限制開關、行程開關、光敏元件、熱電偶、位置傳感器，作為輸入的讀卡機、標燈、顯示設備、發(fā)動機、DC和AD驅動器、螺線管和作為輸出的打印機。適應性控制系統(tǒng)適應性控制系統(tǒng)是一種自動調整其參數(shù)以補償過程特性的相應變化的系統(tǒng)。簡而言之，該系統(tǒng)可以“適應”過程的需要。當然，必須有一些作為適應程序依據(jù)的原則。為被調量規(guī)定一個數(shù)值（即設定值）是不夠的，因為要滿足這一指標。不僅需要適應性控制。還必須另外規(guī)定被調量的某種“目標函數(shù)”。這是一個決定需要何種特殊形式的適應性控制的函數(shù)。一個給定過程的目標函數(shù)可能是被調量的衰減度。因而，實質上有兩個回路，一個回路靠被調量操作，另一個則依賴其衰減度。由于衰減度標志著回路動態(tài)增益，因此這種系統(tǒng)被稱為動態(tài)適應性系統(tǒng)。也有可能為一個過程規(guī)定一個靜態(tài)增益的目標函數(shù)。為這種指標而設計的控制系統(tǒng)就是靜態(tài)適應性系統(tǒng)。實際上，這兩種系統(tǒng)之間幾乎不存在相似，以至它們在同一名稱“適應性”之下，它們的分類已經(jīng)引起了許多混淆。要指出的是，第二個區(qū)別并非是目標函數(shù)，而是關于如何實現(xiàn)適應性控制的機理問題。如果對于過程有充分的了解，使得參數(shù)的調整能夠與那些引起過程性質變化的變量有關系，那么適應性控制就可以程序化了。然而，如果必須根據(jù)目標函數(shù)的測量值來調整參數(shù)，則要利用反饋回路實現(xiàn)適應性控制。這種系統(tǒng)稱為自適應系統(tǒng)。ProgrammableLogicControllersInthe1960s,electromechanicaldevicesweretheorderofthedayasfarascontrolwasconcerned.Thesedevices,commonlyknownasrelays,werebeingusedbythethousandstocontrolmanysequential-typemanufacturingprocessesandstand-alonemachines.Manyoftheserelayswereinuseinthetransportationindustry,morespecifically,theautomotiveindustry.Theserelaysusedhundredsofwiresandtheirinterconnectionstoaffectacontrolsolution.Theperformanceofarelaywasbasicallyreliable-atleastasasingledevice.Butthecommonapplicationsforrelaypanelscalledfor300to500ormorerelays,andthereliabilityandmaintenanceissuesassociatedwithsupportingthesepanelsbecameaverygreatchallenge.Costbecameanotherissue,forinspiteofthelowcostoftherelayitself,theinstalledcostofthepanelcouldbequitehigh.Thetotalcostincludingpurchasedparts,wiring,andinstallationlabor,couldrangefrom3050perrelay.Tomakemattersworse,theconstantlychangingneedsofaprocesscalledforrecurringmodificationsofacontrolpanel.Withrelays,thiswasacostlyprospect,asitwasaccomplishedbyamajorrewiringeffortonthepanel.Inaddition,thesechangesweresometimespoorlydocumented,causingasecond-shiftmaintenancenightmaremonthslater.Inlightofthis,itwasnotuncommontodiscardanentirecontrolpanelinfavorofanewonewiththeappropriatecomponentswiredinamannersuitedforthenewprocess.Addtothistheunpredictable,andpotentiallyhigh,costofmaintainingthesesystemsasonhigh-volumemotorvehicleproductionlines.Anditbecameclearthatsomethingwasneededtoimprovethecontrolprocess-tomakeitmorereliable,easiertotroubleshoot,andmoreadaptabletochangingcontrolneeds.Thatsomething,inthelate1960s,wasthefirstprogrammablecontroller.Thisfirst”revolutionary”systemwasdevelopedasaspecificresponsetotheneedsofthemajorautomotivemanufacturersintheUnitedStates.Theseearlycontrollers,orProgrammableLogicControllers(PLC),representedthefirstsystemsthatcouldbeusedonthefactoryfloor,couldhavethere“l(fā)ogic”changewithoutextensiverewiringorcomponentchanges,andwereeasytodiagnoseandrepairwhenproblemsoccurred.Itisinterestingtoobservetheprogressthathasbeenmadeinthepast15yearsintheprogrammablecontrollerarea.Thepioneerproductsofthelate1960smusthavebeenconfusingandfrighteningtoagreatnumberofpeople.Forexample,whathappenedtothehardwiredandelectromechanicaldevicesthatmaintenancepersonnelwereusedtorepairingwithhandtools?Theywerereplacedwith“computers”disguisedaselectronicsdesignedtoreplacerelays.Eventheprogrammingtoolsweredesignedtoappearasrelayequivalentpresentations.Wehavetheopportunitynowtoexaminethepromise,inretrospect,whattheprogrammablecontrollerbroughtmanufacturing?開關傳感器照明行程開關模擬量電磁裝置光電耦合電機INPUTCENTEROUTPUT接觸器AllprogrammablecontrollersconsistofthebasicfunctionalblocksshowninFigure10.1.Wewillexamineeachblocktounderstandtherelationshiptothecontrolsystem.Firstwelookedatthecenter,asitistheheartofthesystem.Itconsistsofamicroprocessor,logicmemoryforthestorageoftheactualcontrollogic,storageorvariablememoryforusewithdatathatwillordinarilychangeasafunctionofthecontrolprogramexecution,andapowersupplytoprovideelectricalpowerfortheprocessorandmemory.NextcomestheI/Obloke.ThisfunctiontakesthecontrollevelsignalsfortheCPUandconvertsthemtovoltageandcurrentlevelssuitableforconnectionwithfactorygr