834 生產(chǎn)線上運輸升降機的自動化設計

834 生產(chǎn)線上運輸升降機的自動化設計,生產(chǎn)線,運輸,升降機,自動化,設計 畢業(yè)設計調研報告- 1 -調研報告升降機械很多由工頻電機直接帶動運行，電氣控制部分一般都很簡單，多數(shù)采用人工手動控制或采用繼電器控制方式。這些升降機械存在一些明顯的問題，如啟動停止和運行不平穩(wěn)，升降運動過程動作不可靠，自動化程度不高，故障率較高，設備能耗高，無法應急運行，存在安全隱患等等?；谶@些問題使得這些升降機械很難在工廠生產(chǎn)中發(fā)揮高效率的作用，同時也使得國內這些生產(chǎn)的升降機械無法與進口的自動化生產(chǎn)線配套使用，也無法根據(jù)實際的生產(chǎn)需要轉換和調整升降機械的動作方式和工作順序。隨著變頻技術和 PLC 控制技術的發(fā)展，工廠中的自動化生產(chǎn)線也越來越多，由于一些行業(yè)的生產(chǎn)工藝的要求或是由于生產(chǎn)車間和場地的特殊情況，要求一些生產(chǎn)線需要配置相應的物件提升裝置?；谏厦娴默F(xiàn)象，本次設計的生產(chǎn)線上的運輸升降機利用 S7-200PLC 的技術來實現(xiàn)運輸升降機的自動化，使得運輸升降機能夠沿著所設定的路線運行，并實現(xiàn)運輸升降機的避障作用，最終運輸升降機能夠在規(guī)定的時間內平穩(wěn)的到達車庫。從而將 PLC 控制技術、傳感器技術、智能控制技術、及機電一體化技術集合于一體。隨著我國工業(yè)的快速增長，與之配套的運輸升降機生產(chǎn)制造業(yè)也一路高歌。我國不但是全球最大的運輸升降機市場，而且形成了全球最強的運輸升降機生產(chǎn)能力。中國的運輸升降機雖然生產(chǎn)能力第一，甚至出口也第一，但由于缺乏自主的知識產(chǎn)權和核心技術，產(chǎn)品的附加價值不高，利潤非常低。國內運輸升降機產(chǎn)量的大部分是被幾大國際運輸升降機巨頭在中國的合資工廠所生產(chǎn)的，而這些生產(chǎn)的運輸升降機的核心部件（控制系統(tǒng)）的技術和版權又都把握在國外公司手中，利潤基本被國外公司取走。隨著奧運的到來，運輸升降機產(chǎn)業(yè)的前景和走勢也隨著社會的需求悄然發(fā)生著改變。市場對新一代的綠色運輸升降機、節(jié)能運輸升降機和智能運輸升降機的需求越來越旺盛。國內外運輸升降機企業(yè)順應市場需要，加大研發(fā)投入，都準備在未來新概念運輸升降機產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占得先機。2007-2010 年期間我國運輸升降機需求將呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，根據(jù)回歸模型對未來四年內的產(chǎn)量進行預測，2007-2010 年我國運輸升降機產(chǎn)量分別為 21.36 萬部、24.31 萬部、28.66 萬部和 33.41 萬部。我國的運輸升降機市場仍將保持每年 20%的遞增速度，年平均銷售額至少 500 億美元。畢業(yè)設計調研報告- 2 -今后一段時間內運輸升降機技術將向著環(huán)保、驅動系統(tǒng)使用永磁同步無齒曳引機、產(chǎn)業(yè)信息化網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，面對日益嚴峻的市場環(huán)境每個企業(yè)首先考慮如何生存。要生存下去就必須提高企業(yè)競爭力，在所能夠改變競爭規(guī)則的因素中，技術變化屬于最顯著的一種。如何在運輸升降機技術方面保持領先地位從而保持企業(yè)的競爭優(yōu)勢？國內運輸升降機企業(yè)管理者必須制定一個企業(yè)運輸升降機技術發(fā)展戰(zhàn)略，只有這樣，才可能在競爭中不被淘汰。面對不斷飛速發(fā)展的社會以及經(jīng)濟增長速度，讓我們很容易想到這是高速發(fā)展的科技快速發(fā)展的結果。現(xiàn)代科技發(fā)展的主要都會圍繞著效率以及機械化。本課題就是利用 PLC 控制系統(tǒng)控制的生產(chǎn)線上的運輸升降機，可以幫助人工進行貨物的運送。即可以將生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)產(chǎn)品運送進倉庫中，這樣可以減少勞動力，可以顯著地提高人民的生活水平。隨著微處理器和微型計算機的問世，電子計算機已深深介入機械制造的各個領域，誕生了一系列機、電、計算機遺體化的新產(chǎn)品。由于科技的快速發(fā)展，使得那種僅靠手工操作的、低效率生產(chǎn)的道路已不再適應社會的發(fā)展需求，達不到人們日益增長的產(chǎn)品的需要。因此，智能化的產(chǎn)品已在現(xiàn)在市場占領了一定的市場，并將成為未來社會的主流。通過本設計簡單設計過程，可以了解到在現(xiàn)實生產(chǎn)中的基本控制思想。認識到若要達到所設計的目的，不僅要做到知識的嚴謹，還要綜合考慮所可能遇到的各種情況以及所處的環(huán)境。在運行的過程中，由于環(huán)境的不同可能得到不同的結果。因此，在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中，要全面考慮設計所要達到的目的，最重要的還要將環(huán)境與所設計結合起來，才能可能達到設計的目的。在運輸升降機的設計中充分考慮了與自動化生產(chǎn)線配套的特點，確保安全的設計前提，配置了變頻/工頻可選的驅動系統(tǒng)，當變頻器發(fā)生故障時可以由PLC 將故障處電機轉換為工頻運行。在向升降機轎箱吊籃內輸送產(chǎn)品物件和向外輸出產(chǎn)品物件時，可以通過 PLC 智能化判斷進出口擁堵情況，可以在步進主程序中添加自動正反轉進出口電機程序，這樣可以在生產(chǎn)過程中減少不必要的停機次數(shù)，也減少認為干預的次數(shù)，整個系統(tǒng)的智能化程度很高。同時由于驅動系統(tǒng)的變頻和工頻正反轉冗余設計，可以使得系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)需要將產(chǎn)品從一樓運向二樓，也可以把產(chǎn)品從二樓運向一樓。在 PLC 選型上采用西門子 S7-200 CPU226，其強大的功能和良好的擴展性能，使得運輸升降機可以實現(xiàn)兩層以上的樓層擴展。在機械系統(tǒng)上只需要擴展畢業(yè)設計調研報告- 3 -PLC 模塊和增加交流接觸器的數(shù)量，外部安全元氣件，和外部感應元件等即可，不需要增加變頻器數(shù)量。步進程序的擴展也很方便。工藝流程和樓層增減可以在西門子 PLC 中完成生產(chǎn)配方，極為方便地完成與多樓層，多種生產(chǎn)工藝配套。強大的通訊功能，設計中選用了西門子 S7-200 226 PLC，其強大的通訊功能，能使得自動升降機設備可以與生產(chǎn)線設備很容易地成為一個整體，成為自動化生產(chǎn)線地有機的一部分。包括變頻器地速度給定，自動運行，故障時請求生產(chǎn)線減速或停機等功能人性化地設計，設備采用了 TP170A 西門子彩色觸摸屏,全中文顯示，方便操作和設備維護。強大的后臺管理功能，可以記錄生產(chǎn)情況和故障情況。在本設計的具體細節(jié)中，升降機入口和出口傳輸機構用于將生產(chǎn)線上的產(chǎn)品向升降機內或升降機外傳送。轎箱內部吊籃傳送機構用于將產(chǎn)品傳入或傳出轎箱。轎箱升降機構用于提升升降機轎箱或下降升降機轎箱。升降機廳門安全機構用于在升降機轎箱升降過程中關閉升降機井廳門入口，防止安全事故發(fā)生。升降電機安全抱閘機構用于在升降機轎箱停止運動時抱住升降電機主軸，防止升降機轎箱在停止運動時發(fā)生上下滑動，避免由此而產(chǎn)生的安全事故。運輸升降機的工作狀態(tài)分為自動運行狀態(tài)和檢修操作狀態(tài)，兩個工作狀態(tài)相互獨立彼此分開。當升降升降機處于自動運行狀態(tài)下時，要求檢修操作盒的所有按鈕無效，同樣當設備處于檢修狀態(tài)下時要求來自系統(tǒng)外部的控制信號無效，此時系統(tǒng)只能通過檢修手動盒點動檢修。在自動運行時要求升降機能夠將一層樓的產(chǎn)品自動的傳送到另外一層樓的生產(chǎn)輸送帶上，并自動返回到出發(fā)點進行下一個工作周期。這個過程當中要求PLC 能根據(jù)外部生產(chǎn)線的速度自動調節(jié)升降機的運轉速度。要求升降機的轎箱能夠準確平層，能夠判斷進出口堵塞情況的發(fā)生，能夠自動的連續(xù)點動正反轉，以自動消除進出口的堵塞現(xiàn)象，減少不必要的停機發(fā)生。希望在不久的將來這種簡易的底成本的自動化運輸機將可能廣泛地應用于工廠生產(chǎn)線上，為提高企業(yè)的生產(chǎn)效率作出貢獻。畢業(yè)設計調研報告- 1 -調研報告升降機械很多由工頻電機直接帶動運行，電氣控制部分一般都很簡單，多數(shù)采用人工手動控制或采用繼電器控制方式。這些升降機械存在一些明顯的問題，如啟動停止和運行不平穩(wěn)，升降運動過程動作不可靠，自動化程度不高，故障率較高，設備能耗高，無法應急運行，存在安全隱患等等。基于這些問題使得這些升降機械很難在工廠生產(chǎn)中發(fā)揮高效率的作用，同時也使得國內這些生產(chǎn)的升降機械無法與進口的自動化生產(chǎn)線配套使用，也無法根據(jù)實際的生產(chǎn)需要轉換和調整升降機械的動作方式和工作順序。隨著變頻技術和 PLC 控制技術的發(fā)展，工廠中的自動化生產(chǎn)線也越來越多，由于一些行業(yè)的生產(chǎn)工藝的要求或是由于生產(chǎn)車間和場地的特殊情況，要求一些生產(chǎn)線需要配置相應的物件提升裝置?；谏厦娴默F(xiàn)象，本次設計的生產(chǎn)線上的運輸升降機利用 S7-200PLC 的技術來實現(xiàn)運輸升降機的自動化，使得運輸升降機能夠沿著所設定的路線運行，并實現(xiàn)運輸升降機的避障作用，最終運輸升降機能夠在規(guī)定的時間內平穩(wěn)的到達車庫。從而將 PLC 控制技術、傳感器技術、智能控制技術、及機電一體化技術集合于一體。隨著我國工業(yè)的快速增長，與之配套的運輸升降機生產(chǎn)制造業(yè)也一路高歌。我國不但是全球最大的運輸升降機市場，而且形成了全球最強的運輸升降機生產(chǎn)能力。中國的運輸升降機雖然生產(chǎn)能力第一，甚至出口也第一，但由于缺乏自主的知識產(chǎn)權和核心技術，產(chǎn)品的附加價值不高，利潤非常低。國內運輸升降機產(chǎn)量的大部分是被幾大國際運輸升降機巨頭在中國的合資工廠所生產(chǎn)的，而這些生產(chǎn)的運輸升降機的核心部件（控制系統(tǒng)）的技術和版權又都把握在國外公司手中，利潤基本被國外公司取走。隨著奧運的到來，運輸升降機產(chǎn)業(yè)的前景和走勢也隨著社會的需求悄然發(fā)生著改變。市場對新一代的綠色運輸升降機、節(jié)能運輸升降機和智能運輸升降機的需求越來越旺盛。國內外運輸升降機企業(yè)順應市場需要，加大研發(fā)投入，都準備在未來新概念運輸升降機產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占得先機。2007-2010 年期間我國運輸升降機需求將呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，根據(jù)回歸模型對未來四年內的產(chǎn)量進行預測，2007-2010 年我國運輸升降機產(chǎn)量分別為 21.36 萬部、24.31 萬部、28.66 萬部和 33.41 萬部。我國的運輸升降機市場仍將保持每年 20%的遞增速度，年平均銷售額至少 500 億美元。畢業(yè)設計調研報告- 2 -今后一段時間內運輸升降機技術將向著環(huán)保、驅動系統(tǒng)使用永磁同步無齒曳引機、產(chǎn)業(yè)信息化網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，面對日益嚴峻的市場環(huán)境每個企業(yè)首先考慮如何生存。要生存下去就必須提高企業(yè)競爭力，在所能夠改變競爭規(guī)則的因素中，技術變化屬于最顯著的一種。如何在運輸升降機技術方面保持領先地位從而保持企業(yè)的競爭優(yōu)勢？國內運輸升降機企業(yè)管理者必須制定一個企業(yè)運輸升降機技術發(fā)展戰(zhàn)略，只有這樣，才可能在競爭中不被淘汰。面對不斷飛速發(fā)展的社會以及經(jīng)濟增長速度，讓我們很容易想到這是高速發(fā)展的科技快速發(fā)展的結果?，F(xiàn)代科技發(fā)展的主要都會圍繞著效率以及機械化。本課題就是利用 PLC 控制系統(tǒng)控制的生產(chǎn)線上的運輸升降機，可以幫助人工進行貨物的運送。即可以將生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)產(chǎn)品運送進倉庫中，這樣可以減少勞動力，可以顯著地提高人民的生活水平。隨著微處理器和微型計算機的問世，電子計算機已深深介入機械制造的各個領域，誕生了一系列機、電、計算機遺體化的新產(chǎn)品。由于科技的快速發(fā)展，使得那種僅靠手工操作的、低效率生產(chǎn)的道路已不再適應社會的發(fā)展需求，達不到人們日益增長的產(chǎn)品的需要。因此，智能化的產(chǎn)品已在現(xiàn)在市場占領了一定的市場，并將成為未來社會的主流。通過本設計簡單設計過程，可以了解到在現(xiàn)實生產(chǎn)中的基本控制思想。認識到若要達到所設計的目的，不僅要做到知識的嚴謹，還要綜合考慮所可能遇到的各種情況以及所處的環(huán)境。在運行的過程中，由于環(huán)境的不同可能得到不同的結果。因此，在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中，要全面考慮設計所要達到的目的，最重要的還要將環(huán)境與所設計結合起來，才能可能達到設計的目的。在運輸升降機的設計中充分考慮了與自動化生產(chǎn)線配套的特點，確保安全的設計前提，配置了變頻/工頻可選的驅動系統(tǒng)，當變頻器發(fā)生故障時可以由PLC 將故障處電機轉換為工頻運行。在向升降機轎箱吊籃內輸送產(chǎn)品物件和向外輸出產(chǎn)品物件時，可以通過 PLC 智能化判斷進出口擁堵情況，可以在步進主程序中添加自動正反轉進出口電機程序，這樣可以在生產(chǎn)過程中減少不必要的停機次數(shù)，也減少認為干預的次數(shù)，整個系統(tǒng)的智能化程度很高。同時由于驅動系統(tǒng)的變頻和工頻正反轉冗余設計，可以使得系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)需要將產(chǎn)品從一樓運向二樓，也可以把產(chǎn)品從二樓運向一樓。在 PLC 選型上采用西門子 S7-200 CPU226，其強大的功能和良好的擴展性能，使得運輸升降機可以實現(xiàn)兩層以上的樓層擴展。在機械系統(tǒng)上只需要擴展畢業(yè)設計調研報告- 3 -PLC 模塊和增加交流接觸器的數(shù)量，外部安全元氣件，和外部感應元件等即可，不需要增加變頻器數(shù)量。步進程序的擴展也很方便。工藝流程和樓層增減可以在西門子 PLC 中完成生產(chǎn)配方，極為方便地完成與多樓層，多種生產(chǎn)工藝配套。強大的通訊功能，設計中選用了西門子 S7-200 226 PLC，其強大的通訊功能，能使得自動升降機設備可以與生產(chǎn)線設備很容易地成為一個整體，成為自動化生產(chǎn)線地有機的一部分。包括變頻器地速度給定，自動運行，故障時請求生產(chǎn)線減速或停機等功能人性化地設計，設備采用了 TP170A 西門子彩色觸摸屏,全中文顯示，方便操作和設備維護。強大的后臺管理功能，可以記錄生產(chǎn)情況和故障情況。在本設計的具體細節(jié)中，升降機入口和出口傳輸機構用于將生產(chǎn)線上的產(chǎn)品向升降機內或升降機外傳送。轎箱內部吊籃傳送機構用于將產(chǎn)品傳入或傳出轎箱。轎箱升降機構用于提升升降機轎箱或下降升降機轎箱。升降機廳門安全機構用于在升降機轎箱升降過程中關閉升降機井廳門入口，防止安全事故發(fā)生。升降電機安全抱閘機構用于在升降機轎箱停止運動時抱住升降電機主軸，防止升降機轎箱在停止運動時發(fā)生上下滑動，避免由此而產(chǎn)生的安全事故。運輸升降機的工作狀態(tài)分為自動運行狀態(tài)和檢修操作狀態(tài)，兩個工作狀態(tài)相互獨立彼此分開。當升降升降機處于自動運行狀態(tài)下時，要求檢修操作盒的所有按鈕無效，同樣當設備處于檢修狀態(tài)下時要求來自系統(tǒng)外部的控制信號無效，此時系統(tǒng)只能通過檢修手動盒點動檢修。在自動運行時要求升降機能夠將一層樓的產(chǎn)品自動的傳送到另外一層樓的生產(chǎn)輸送帶上，并自動返回到出發(fā)點進行下一個工作周期。這個過程當中要求PLC 能根據(jù)外部生產(chǎn)線的速度自動調節(jié)升降機的運轉速度。要求升降機的轎箱能夠準確平層，能夠判斷進出口堵塞情況的發(fā)生，能夠自動的連續(xù)點動正反轉，以自動消除進出口的堵塞現(xiàn)象，減少不必要的停機發(fā)生。希望在不久的將來這種簡易的底成本的自動化運輸機將可能廣泛地應用于工廠生產(chǎn)線上，為提高企業(yè)的生產(chǎn)效率作出貢獻。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(Programmable Logic Controller，PLC)，主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著計算機技術、通信技術和自動控制技術的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術與新興的計算機技術和通信技術融為一體，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]。隨著電子技術和計算機技術的發(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，有相應的外文翻譯資料- 2 -I/O 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)采用模塊化結構。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 均采用模塊化結構。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。由于采用模塊化結構，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) PC 1. 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 編制控制系外文翻譯資料- 3 -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、MultibusⅡ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 Windows NT/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。隨著新技術的不斷發(fā)展，由于系統(tǒng)開放和系統(tǒng)集成技術的發(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外文翻譯資料- 4 -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 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有了巨大發(fā)展。IBM 公司 DAE 等應用平臺軟件的出現(xiàn)和應用，為應用軟件開發(fā)提供了統(tǒng)一工具。應用平臺功能可從工業(yè) PC 機間的數(shù)據(jù)交換到工廠范圍內多個系統(tǒng)的協(xié)調，其標準數(shù)據(jù)接口允許計算機、控制設備和網(wǎng)絡間互換數(shù)據(jù)信息，這些為集成信息管理與控制系統(tǒng)提供了極大方便。隨著標準圖形化操作系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，以及工業(yè)自動化過程控制軟外文翻譯資料- 5 -件包的極大豐富，工業(yè) PC 的應用必將日益旺盛。 三、 DCSDCS 自誕生以來，經(jīng)過幾十年的不斷改進、發(fā)展和更新?lián)Q代，已相當成熟。與初期相比，其系統(tǒng)規(guī)模、控制功能等各方面都有了巨大發(fā)展變化，在可靠性、靈活性、適應性、擴展性、性價比等綜合技術指標方面都有了很大提高和改善。目前已廣泛應用于石化、制藥、能源、化工、造紙、煉油、冶金及食品飲料等工業(yè)，并已取得極為顯著的經(jīng)濟和社會效益。據(jù)統(tǒng)計，生產(chǎn)裝置由模擬控制儀表改為 DCS 所取得的經(jīng)濟效益可占整體效益的 60%。DCS 投資回收期平均為一兩年，采用高級控制策略后可使投資回收期縮短 0.5～1 年。當今 DCS 正在融入各種先進控制技術與設備，并全面向集成化信息管理與自動化過程控制系統(tǒng)，即CIMS 方向發(fā)展。1.發(fā)展歷程從 1975 年以來，DCS 大致經(jīng)歷了 1975～1980 年的第一代，1980～1985 年的第二代，以及 1985 年以后的第三代 3 個發(fā)展階段。許多生產(chǎn)廠家的 DCS 采取階段性發(fā)展策略，通過對早期系統(tǒng)不斷發(fā)展和改進，進而推出具有各種新特點的新系統(tǒng)，新系統(tǒng)與原設備均相兼容。早期 DCS 存儲容量小，功能較簡單。系統(tǒng)主要包括過程控制單元、過程接口單元、CRT 操作站、監(jiān)控計算機和數(shù)據(jù)公路等 5 部分。其特點是采用微處理器實現(xiàn)分散控制，CRT 操作站與過程控制單元分離，進行集中顯示操作和遠程控制組態(tài)。Honeywell 公司 TDC-2000 是第一代 DCS 的代表性產(chǎn)品。第二代 DCS 主要由局部網(wǎng)絡、多功能控制器、主計算機、增強型操作站、多功能操作站、網(wǎng)間連接器、系統(tǒng)管理模件等組成。其特點是實現(xiàn)了更徹底的分散控制，接線數(shù)量減少，抗干擾性能增強，硬件標準化程度提高，通用性強，功能更全面。不僅增強了控制功能，且加強了全系統(tǒng)信息管理，引入了局部網(wǎng)絡和光纖通信技術。這一時期的代表性產(chǎn)品包括 Honeywell 公司 TDC-3000 和西屋公司 WDPF 等系統(tǒng)。新一代 DCS 最重要的特點是把過程控制、監(jiān)視、管理調度有機結合起來，通過采用開放系統(tǒng)和標準通信網(wǎng)絡如 MAP、Ethernet 及現(xiàn)場總線等，解決了不同生產(chǎn)廠家設備間的互連問題。其間的系統(tǒng)具有若干新的發(fā)展特點，采用了 32或 64 位微處理器和功能強大的工作站，增強了順序控制、批量控制能力，系統(tǒng)能容納工業(yè) PC 和 PLC；軟件極大豐富，采用了標準圖形化操作系統(tǒng)平臺，統(tǒng)一外文翻譯資料- 6 -了用戶界面；引入了專家系統(tǒng)、自適應過程控制等高級控制功能。其代表性產(chǎn)品包括 Foxbor 公司 I/A 系列智能化控制系統(tǒng)、ABB-貝利 INFI 90、ABB 公司Freelance 2000、RTP 公司 RTP 2000/2200 HCS(混合型控制系統(tǒng))、橫河 XL 和mXL、Honeywell 公司 TDC-3000 LCN/VCN-PM 以及西門子 PCS 7 等系統(tǒng)。2. 新特點和新發(fā)展 (1)全開放系統(tǒng)使 DCS 向 CIMS 方向發(fā)展 隨著標準通信網(wǎng)絡和現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，采用多級通信網(wǎng)絡的 DCS 正逐步實現(xiàn)全面開放。新系統(tǒng)都采用 ISO 開放系統(tǒng)互連模型，通信協(xié)議滿足MAP/TOP 或 IEEE 標準要求。在主干網(wǎng)絡一層，廣泛采用 MAP 3.0 協(xié)議或ISO/OSI 模型；中間層多采用 Mini MAP、IEEE 802.3、Ethernet 或 Proway；最低層現(xiàn)場設備則采用現(xiàn)場總線或變送器總線進行連接。開放系統(tǒng)改變了以往DCS 生產(chǎn)廠家自成一體的封閉局面，并使得自動化工業(yè)用戶在應用軟硬件方面有更大選擇余地。新一代 DCS 正在向多級多區(qū)域化方向發(fā)展。它以多級通信網(wǎng)絡為工具，把整個工廠或企業(yè)的生產(chǎn)信息管理和控制相互結合起來，在工廠最低層采用數(shù)字方式把現(xiàn)場設備集成到 DCS 之中，在高層解決局部網(wǎng)絡及各類管理計算機的互連，從而實現(xiàn)最優(yōu)調度、決策，以及生產(chǎn)過程總體優(yōu)化。這就符合利用計算機對生產(chǎn)計劃、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)過程及有關物質流和信息流進行綜合管理 CIMS 系統(tǒng)的發(fā)展要求。利用 DCS 開放系統(tǒng)逐步向 CIMS 方向推進，是綜合自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)集成的一種基本方法。(2)工作站和圖形用戶界面強化了操作站功能 工作站(包括工業(yè) PC 工作站)和圖形用戶界面的采用，使得 DCS 操作站面貌一新。許多 DCS 生產(chǎn)廠家更多地將 DEC、SUN 及阿波羅等公司的 Unix 工作站用于操作員界面任務及其某些控制任務，并相應采用了 Motif、Penlook、X 窗口、OS/2、Windows 等圖形用戶界面。工作站價格合算、效率高，并提供了對用戶友好的操作員界面設備。高功能工作站和高分辨率圖形設備的采用，使得操作站處理的信息量更大，信息處理質量更高，并能利用鼠標器、觸摸屏、轉球式光標以及其他一些人機工程技術。(3)采用 32 或 64 位處理器提高硬件性能 32 或 64 位微機的發(fā)展和使用，是計算機技術發(fā)展的里程碑，對 DCS 硬件性能的提高具有重大影響。目前，大多數(shù) DCS 已經(jīng)用 32 或 64 位微機取代了原外文翻譯資料- 7 -16 位機，因此，相應的過程控制站和操作員站功能升級。采用 Intel 86 系列處理器的擴展型 PC 生產(chǎn)廠家現(xiàn)在主要采用 Pentium 處理器處理操作員界面任務；而采用 M68 系列的生產(chǎn)廠家則越來越多地采用了 68020、68030 以上的處理器。大多數(shù)工作站處理器的性能達到了 5～50M 指令/s。DCS 過程控制器采用 32 位以上處理器后，各項性能均比以前提高 2 倍以上，總線內通信速度提高了 3 倍以上，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息傳輸速度達到 10、100、1000Mb/s，通信距離可達20km，I/O 點數(shù)可達 20000 以上，而同等規(guī)模系統(tǒng)卻比以前便宜了 30～40%。 (4)增強批處理能力早期 DCS 主要用于連續(xù)過程控制，現(xiàn)在 DCS 批量處理功能不斷增強，并越來越顯示出其重要性。DCS 采用菜單操作和填空方式進行系統(tǒng)組態(tài)及其圖形顯示等特點都適合批量處理應用。絕大多數(shù) DCS 新產(chǎn)品都能用同一控制器實現(xiàn)連續(xù)和批量過程控制。DCS 軟件庫中邏輯運算、布爾函數(shù)等功能的增加，增強了系統(tǒng)順序控制和批量控制能力。如 ABB-貝利 INFI 90 系統(tǒng)采用的批量處理語言Batch 90 具有文件自動處理和內部查錯能力，可與功能碼、梯形圖混合使用，可直接讀寫功能碼和梯形圖，允許從聯(lián)鎖邏輯中所斷開的順序控制邏輯連續(xù)執(zhí)行，簡化了批量處理邏輯的執(zhí)行。 (5)軟件極大豐富，增加了高級控制功能在操作系統(tǒng)方面，Windows NT 和 Unix 作為開放系統(tǒng)的代表，具有廣闊發(fā)展前景，其特點包括多用戶、多任務、優(yōu)良的可移植特性和網(wǎng)絡功能。目前，實時 Unix 在工業(yè)自動化過程控制系統(tǒng)結構的開放性方面發(fā)揮了重要作用，除DCS 生產(chǎn)廠家自行開發(fā)的專用操作系統(tǒng)外，Unix 和 Windows NT 是在各種 DCS 中使用最為廣泛的標準操作系統(tǒng)。 DCS 組態(tài)軟件多采用功能模塊語言和面向對象的語言，有些系統(tǒng)采用高級程序設計語言和圖形化軟件。組態(tài)過程通常利用輸入、輸出、選擇、計算、邏輯、報警、限幅、順序和控制等模塊的軟連接，構成各種不同控制回路。菜單和填空式操作使得控制組態(tài)非常方便。DCS 控制算法正不斷完善和發(fā)展。除可實現(xiàn) PID、非線性、前饋、串級、前饋加反饋外，還可實施順序控制和梯形圖邏輯控制，及 PID 參數(shù)的自整定、自適應控制。DCS 廠家提供的各種專用軟件模塊，如 SPC/SQC(統(tǒng)計式過程控制/統(tǒng)計式質量控制)、CAD、人工智能和專家系統(tǒng)等，極大豐富了 DCS 軟件程序庫，增加了系統(tǒng)高級控制功能，現(xiàn)在市場上的高級控制軟件包已達數(shù)千種。專家系外文翻譯資料- 8 -統(tǒng)、多變量預測控制、模糊邏輯控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡等技術已逐步實用化和商品化。 今后的 DCS 軟件設計和開發(fā)仍將繼續(xù)突出以下幾個方面的特點：模塊化程序設計；面向對象程序設計；將專用程序設計方法用于實現(xiàn) X 窗口、聲音識別等方面，以便為工業(yè)自動化用戶提供更加靈活適用的操作員界面。 (6)智能化傳感器等數(shù)字化現(xiàn)場設備進入 DCS目前，各工業(yè)自動化過程控制公司已推出大量采用微處理器、具備模擬和數(shù)字兩種信號輸出，并具有數(shù)字通信功能的智能化現(xiàn)場儀表。DCS 生產(chǎn)廠家正在利用各種方法把數(shù)字化現(xiàn)場設備集成到自己的系統(tǒng)中。如 Honeywell IACD 雙向通信系統(tǒng)用于智能變送器與 TDC-3000 過程控制器等部件的連接；ABB-貝利雙向通信系統(tǒng)利用 9600 baud 頻移鍵控物理層傳輸方式，其硬件包括現(xiàn)場總線輸入模件和現(xiàn)場總線終端單元，軟件包括變送器管理程序和變送器功能塊；Moore公司 Mycro HART 門接器可支持 256 個點對點連接或 480 個多點連接的智能變送器；Foxbro 公司除采用數(shù)字方式把自己的現(xiàn)場設備集成到智能化 I/O 系統(tǒng)外，還提供了 60 多種連接其他生產(chǎn)廠家的門接器。 采用標準現(xiàn)場總線，從底向上實現(xiàn)不同生產(chǎn)廠家設備互連，符合當前技術發(fā)展潮流。目前，現(xiàn)場總線標準的發(fā)展已受到國際高度重視，是綜合工業(yè)自動化主控系統(tǒng)不可缺少的組成部分。隨著標準化現(xiàn)場總線通信技術的發(fā)展，DCS中更多的智能和控制功能將向下轉移，下放到現(xiàn)場級控制設備。它們將為 DCS的診斷和處理提供更好的平臺，使 DCS 走向更加高級的開放形式。 (7)DCS 進一步容納工業(yè) PC 和 PLC工業(yè) PC 和 PLC 作為 DCS 中的設備現(xiàn)在已經(jīng)非常普遍。絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家的DCS 都提供了把工業(yè) PC、PLC 連入到 DCS 網(wǎng)絡系統(tǒng)的硬件接口和應用軟件。工業(yè) PC 可利用觸摸屏和 CRT 窗口技術，可采用菜單驅動方式建立起控制策略，還可利用母板上的插件實現(xiàn)與外部的通信。通過適當軟件和硬件接口，工業(yè) PC 可與 DCS 中的過程回路控制器相連接，用于回路控制的圖形顯示。DCS 利用工業(yè) PC 作為操作站、編程終端、監(jiān)視臺、工作站等，如 ABB-貝利、菲歇爾等公司的 DCS 數(shù)年前就已把 IBM PC 及其兼容機，以及 DEC Professional 300等個人計算機用于系統(tǒng)組態(tài)、監(jiān)控、編程等任務。還有一些生產(chǎn)廠家除自己開發(fā)一系列接口部件和軟件，將工業(yè) PC 作為 DCS 操作員站及其他任務以外，還可采用第三方生產(chǎn)廠家的如 OnSpec 等過程控制軟件包。外文翻譯資料- 9 -PLC 與 DCS 的關系是既相結合、又相競爭。現(xiàn)在大多 DCS 都結合梯形邏輯程序設計技術，所有 PLC 都增加了模擬模件，以便處理連續(xù)生產(chǎn)過程。PLC 通過結構改進，通信和連網(wǎng)能力增強，控制功能增加，并采用了類似 DCS 操作站、帶監(jiān)控計算機的操作員界面。而 DCS 也在不斷增強批量處理能力，向小型、高功能、模塊化方向發(fā)展。因此 DCS 和 PLC 正逐漸靠攏，兩者界線變得越來越模糊。它們在功能和應用方面正互相滲透，相互融合。因而，在許多應用場合下，很難分清哪些是 PLC，哪些是 DCS。DCS 一般都有對 PLC 的接口，可把 PLC 連接到 DCS 中。目前，以 PLC 為基礎的 DCS 發(fā)展很快，離散制造業(yè)和過程工業(yè)都傾向于采用混合控制策略的 PLC/DCS。有的系統(tǒng)則利用同一機箱將連續(xù)控制和 PLC邏輯功能結合在一起，不必采用單獨 PLC 系統(tǒng)，如美國 RTP 2000/2200 HCS 即采用了該方式，該系統(tǒng)完整地將 PLC 和 DCS 功能特性集成在一起，應用同一套控制策略組態(tài)軟件 NetSuite 就能完成所有控制功能的設計和組態(tài)。(8)采用光纖通信等新技術 DCS 在其發(fā)展過程中不斷吸取了各種先進技術。光纖通信、高密度大容量磁盤、表面安裝工藝、聲音合成與識別、多媒體等新技術，以及低功耗 CMOS 器件和 RISC 處理機等已在一些新的 DCS 中得到了充分應用。光纖通信技術在 DCS中的應用越來越廣泛。由于光纖具有體積小、信息容量大、信號衰減小、頻帶寬、抗干擾能力強、傳輸速度快、可靠性高等一系列優(yōu)點，DCS 高速通道所采用的雙絞線和同軸電纜將逐漸被光纖電纜所代替，使得系統(tǒng)通信效能進一步提高。為進一步提高系統(tǒng)可靠性，DCS 通信總線、網(wǎng)絡以及各級人機接口、控制器和現(xiàn)場接口等均已普遍采用冗余、容錯以及故障隔離等保護性措施。 3. DCS 的未來是向 CIMS 方向發(fā)展 DCS 的未來是什么？一個國外過程控制專家曾形象地描繪認為：DCS 正在消失，但 DCS 所提供的功能將永遠不會消失，它們適應高效、安全、實時工業(yè)自動化過程控制的需要；控制機箱還將繼續(xù)存在，但是未來控制室的面貌將發(fā)生巨大變化，將來的控制室更像是一個數(shù)據(jù)處理中心，常規(guī)大型 DCS 操作員控制臺必將成為過時的設備；在 DCS 與上級管理計算機“無縫”連接的多級信息管理系統(tǒng)結構體系中，DCS 作為獨立實體的現(xiàn)象將會消失。也就是說，DCS 將會發(fā)展到它的更高形式。外文資料翻譯- 1 -The characteristics and trends of PLC, DCS and industrial PCPLC、工業(yè) PC 與 DCS 的特點與趨勢At present, widely used in industrial automation systems of the three large industrial PC, DCS and PLC. Here, for their economic and technological standards and development trends described.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)濟技術水平和發(fā)展趨勢進行敘述。First, the characteristics and Application of PLC 一、可編程序控制器的特點 及應用1.PLC Application1. PLC 的應用Early PLC (Programmable Logic Controller, PLC), mainly to replace relay logic control to achieve. With computer technology, communications technology and the rapid development of automatic control technology, the PLC will be the traditional relay control technology and the emerging computer technology and communications technology integration, with high reliability, strong function and flexible, Programming simple, easy to use and a series of advantages, as well as good performance of the industrial environment and control targets of performance in industrial production in a wide range of applications.早期的可編程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著計算機技術、通信技術和自動控制技術的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術與新興的計算機技術和通信技術融為一體，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, the United States Digital Equipment Corporation (DEC) developed the world's first programmable controller. Early separation from the programmable controller components and small and medium-sized integrated circuit component, the 外文資料翻譯- 2 -main function previously performed by the relay is completed sequence control, such as timing. The early 1970s, small size, strong function and cheaper microprocessors used PLC, makes the PLC function has been enhanced significantly. In terms of hardware, in addition to maintaining its original switch modules, has also increased the simulation module, remote I / O modules and special function modules all. In terms of software, easy to use PLC Electric staff in the ladder diagram programming language, in addition to maintaining the original logic functions, has also increased the arithmetic operations, data processing and transmission, communications and self-diagnostic capabilities. In the 1980's, the late, as ultra-large-scale integrated circuit technology is developing rapidly, microprocessor market a sharp price drop, the PLC makes the microprocessors used by the general improvement in grades. Furthermore, in order to further improve the processing speed of PLC, the manufacturer has developed a dedicated logic chip, greatly improving the PLC hardware and software functions.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.Characteristics PLC2. PLC 的特點In the developed industrial countries, PLC has been widely used in all industrial sectors. According to "The United States market information" World PLC and software market report, in 1995 the global software PLC and its economies of scale of 外文資料翻譯- 3 -about 5 billion US dollars [5]. As electronic technology and the development of computer technology, the PLC functions are greatly enhanced, with the following characteristics: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]。隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展，PLC 的功能得到大大的增強，具有以下特點：(1) high reliability. PLC benefited from the high-reliability hardware and software on a series of anti-jamming measures and the cycle of its special scanning methods of work. (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) with rich I / O interface module. PLC for different industrial field signal and the corresponding I / O modules and industrial devices or equipment at the scene of a direct connection. In addition to improving performance, it also has a variety of man-machine dialogue interface modules to the industrial composition of local area networks, it also multiple communications network interface module.(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 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) modular structure. To meet the needs of various industrial control, in addition to a small PLC unit, the vast majority of PLC are modular structure. PLC various components, including the CPU, power supply, I / O, etc. is modular in design from the rack and cables will connect each module, the system's size and function in accordance with the needs of users of its own portfolio. (3)采用模塊化結構。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 均采用模塊化結構。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。外文資料翻譯- 4 -(4) easy to learn programming. Most of the PLC programming relay control circuit similar to the ladder diagram form, the user, do not have computer expertise, it is easy to general engineering and technical personnel understand and master. (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人員所理解和掌握。(5) Installation is simple and easy maintenance. PLC does not require specialized equipment room in a variety of industrial environments can be directly run. Various modules are run and fault indication devices, user-friendly understanding of the operation and find fault. The modular structure, so any failure of a module, users can replace the module, allowing the system to rapidly resume operation.(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。由于采用模塊化結構，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。Second, the characteristics and Application of industrial PC 二、工業(yè) PC 1.Industrial PC industrial control applications 1. 工業(yè) PC 的工業(yè)控制應用Industrial PC hardware and software support of a broad, diverse varieties can take full advantage of excellent graphical user interface capabilities, the industrial users an enormously attractive. Early PC but not suitable for industrial process control automation applications, such as increasing modified by strengthening the protection of the case, such as cooling damping taken measures to meet the industrial environment is the application of some of the requirements of the characteristics of its early development. In recent years, with the further integration of chips increase, the increase in functionality, system board technology, packaging components and surface mount technology improvements, and standard industrial bus, a standard operating system and graphical user interface software development, the Industrial PC 外文資料翻譯- 5 -development and application to enter its peak period, the complete machine reliability improved hardware, system software has continually improved, greatly enriched applications, in-depth industrial automation and control industries in various fields. According to incomplete statistics, in the industrial automation industrial PC usage in the total industrial control computer 65%, and an annual growth rate of 21 per cent continued to expand. PC manufacturing industry by buying rate of the PC market as a whole accounted for about 10 percent. In the industrial automation process control systems used in industrial management industry accounted for 44.1%, applied to the console operator of 36.4%, applied to the management of the quality of 18.8%, applied to monitor and control, engineers console, Data Acquisition System respectively of the total 18.2%, 12.6% and 11.1%. 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%。Industrial PC A notable feature is independent of configuration, but also with the DCS, PLC, CNC and other computer connected network. At present, almost all DCS, PLC manufacturers use industrial PC control system preparation procedures, more and more companies use industrial control system operator interface PC as a workstation. Formed by the industrial PC computer control system in the field of industrial automation process control play a very important role, has been outstanding for factory and workshop level process control, data acquisition, batch processing, 外文資料翻譯- 6 -quality control, automation and machine optimization and experts control, and other tasks.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、質量管理、機床自動化以及優(yōu)化和專家控制等任務。2. Main features of the PC industry 2. 工業(yè) PC 的主要特點 (1)an industry-standard application (1)工業(yè)標準的應用 In order to enable different computer manufacturers can be linked to one another, as well as take full advantage of the market varied PC components and the functions provided by the module, industrial PC with standard interface, which not only required by the IEEE, DIN and ISO standards, to adopt AT (ISA), EISA and STD, VME, Multibus Ⅱ, and other bus standards. Industrial PC now has been widely adopted PCI, PCMCIA bus standard, the two industry-standard bus for improved performance and speed of a PC great role.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、MultibusⅡ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)to take the necessary protection measures (2)采取必要的保護措施 Applications must be based on the control of environmental conditions on the PC industry adopt various protective measures, adapted from a project management departments to the scene operational control applications. Industrial PC must be able 外文資料翻譯- 7 -tolerance of the harsh conditions at the production environment, we must have good heat dissipation, ventilation, waterproof, dustproof, anti-jamming and anti-corrosion and anti-shock, anti-vibration and a series of protective features.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)industrial operating system (3)采用工業(yè)操作系統(tǒng) MS-DOS because of lack of memory, unable to support multi-task, the lack of real-time features networking capacity and poor, has been basically not used. Along with the main computer chip, the rapid development of higher speed and better performance of industrial PC endless. In addition, almost all software development companies have shifted the focus will be open to the OS / 2, Windows and Unix, and other operating systems. Especially suitable for industrial process control automation real-time multi-tasking operating system application of Windows NT/2000 PC industry has generally become the mainstream operating system.MS-DOS 因內存不足，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 Windows NT/2000 已經(jīng)普遍成為工業(yè) PC 的主流操作系統(tǒng)。(4)and automation equipment and communications systems (4)與自動化設備和系統(tǒng)的通信 Industrial PC should be able to with a variety of automated equipment and systems for effective communication, such as PLC, DCS, data acquisition systems, as well as on a management computer communication. With the continuous development of new technologies, due to open systems and system integration technology for the development needs of the PC industry these communications will be increasingly important role in the show. 外文資料翻譯- 8 -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。隨著新技術的不斷發(fā)展，由于系統(tǒng)開放和系統(tǒng)集成技術的發(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。Standard communications network to the development of the industrial PC applications more open, and will enable its small computer pose a greater threat. MAP agreement to Ethernet-based communication networks to allow various computer systems communicate with each other directly. Different levels of automation in the mutual communication network systems, require separate handling of the communication channel. Industrial PC required monitoring level from the lower level data acquisition system and transmitted to a computer on. 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)the safe operation of (5)安全操作特性In addition to the PC industry adopt various protective measures, the need for the operation of state industrial PC monitor, monitor the operation of computer systems and software, scheduled inspection procedures specified in the implementation of the cycle. Computer should be able to monitor the power supply, and failure or excessive deviation warning signal was issued.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.Industrial PC the status quo and development trend 3. 工業(yè) PC 的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢Industrial PC now have a wide range of performance and functionality, low-grade industrial PC with a CRT terminal operators, high-grade industrial workstation with a PC. Thus, high-grade and low-grade industrial PC workstation performance 外文資料翻譯- 9 -and the price of overlap, the difference is disappearing, industrial PC and workstations increasingly blurred the boundaries between. 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。Industrial PC workstation is the industrial automation process control system applications excellent choice, standard communication networks and the use of graphical operating system makes industrial PC and other equipment to effectively communicate. With 32-bit and 64-bit computer chips and the emergence of use, will be further enhanced industrial PC workstation functionality and performance, but also to a higher future direction. 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。 Industrial PC software is in the process of industrial automation control system of a key application. Hardware performance and the improvement of the drop in prices, as well as standardization and greater efficiency, better graphics and the use of the operating system to promote industrial PC software is an important factor in development. At present, the rapid development of industrial PC software on the market has thousands of independent software development company can supply in the industrial PC running on industrial process control configuration software package to meet the rapid growth of the industrial user needs. Industrial PC application of industrial process control software packages are running on the configuration of OS / 2, Windows, and UNIX operating system standard. Industrial process control applications have emerged in large quantities, software development companies can provide a large number of industrial PC on the run for the PLC, DCS, such as industrial automation and control system configuration tools and graphical user interface software. Many PLC, DCS manufacturers development of the software configuration tool for automatic control system has become an important component. They used to replace dedicated industrial PC workstations, for the creation of real-外文資料翻譯- 10 -time database, the control loop, graphic footage showed police records, real-time and historical trend data recording and process control, simulation, and other tasks. Now, for the process of surveillance and control, unit control, factory data collection, process optimization control, process control, simulation, statistical quality-control (SQC), the Statistical Process Control (SPC) and expert system for the control of industrial automation and control package has been tremendous developments. DAE applications such as IBM's software platform and the emergence of applications, the application provides a unified software development tool. Application Platform features from the PC-industry data exchange within the factory to the coordination of multiple systems, the standard data interface allows computer control equipment and exchange of data and information networks, for integrated information management and control system provides great convenience. 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有了巨大發(fā)展。IBM 公司 DAE 等應用平臺軟件的出現(xiàn)和應用，為應用軟件開發(fā)提供了統(tǒng)一工具。應用平臺功能可從工業(yè) PC 機間的數(shù)據(jù)交換到工廠范圍內多個系統(tǒng)的協(xié)調，其標準數(shù)據(jù)接口允許計算機、控制設備和網(wǎng)絡間互換數(shù)據(jù)信息，這些為集成信息管理與控制系統(tǒng)提供了極大方便。外文資料翻譯- 11 -Along with the standard graphical operating system continuously improve and develop, process control and industrial automation package greatly enriched, the industrial PC applications will increasingly strong.隨著標準圖形化操作系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，以及工業(yè)自動化過程控制軟件包的極大豐富，工業(yè) PC 的應用必將日益旺盛。 Three, the characteristics and Application of DCS 三、 DCSDCS since its birth, after decades of continuous improvement, development and modernization has been very mature. Compared with the early, the scale of their systems, control functions, and other areas have been tremendous developments in changes in the reliability, flexibility, adaptability, scalability, cost-effective integrated technical indicators have seen increased and improved. Has been widely used in petrochemical, pharmaceutical, energy, chemicals, paper, oil refining, metallurgy and food and beverage, and other industries, and has made very significant economic and social benefits. According to statistics, production facilities from analog instruments to DCS control the economic benefits can be achieved by the overall efficiency of 60%. DCS average payback period for 12, after the introduction of advanced control strategies can reduce the payback period of 0.5 to 1 year. DCS is today into various kinds of advanced control technology and equipment, and to the comprehensive integrated information management and automated process control systems, that is, CIMS direction. DCS 自誕生以來，經(jīng)過幾十年的不斷改進、發(fā)展和更新?lián)Q代，已相當成熟。與初期相比，其系統(tǒng)規(guī)模、控制功能等各方面都有了巨大發(fā)展變化，在可靠性、靈活性、適應性、擴展性、性價比等綜合技術指標方面都有了很大提高和改善。目前已廣泛應用于石化、制藥、能源、化工、造紙、煉油、冶金及食品飲料等工業(yè)，并已取得極為顯著的經(jīng)濟和社會效益。據(jù)統(tǒng)計，生產(chǎn)裝置由模擬控制儀表改為 DCS 所取得的經(jīng)濟效益可占整體效益的 60%。DCS 投資回收期平均為一兩年，采用高級控制策略后可使投資回收期縮短 0.5～1 年。當今 DCS 正在融入各種先進控制技術與設備，并全面向集成化信息管理與自動化過程控制系統(tǒng)，即外文資料翻譯- 12 -CIMS 方向發(fā)展。1.Development process 1.發(fā)展歷程From 1975, the DCS roughly experienced the 1975 ~ 1980, the first generation, from 1980 to 1985 the second generation, and after 1985 the third generation of three stages of development. Many manufacturers take DCS phased development strategy, adopted in the early systems continue to develop and improve, then launched with a variety of new features of the new system, the new system compatible with the original equipment homogeneous. 從 1975 年以來，DCS 大致經(jīng)歷了 1975～1980 年的第一代，1980～1985 年的第二代，以及 1985 年以后的第三代 3 個發(fā)展階段。許多生產(chǎn)廠家的 DCS 采取階段性發(fā)展策略，通過對早期系統(tǒng)不斷發(fā)展和改進，進而推出具有各種新特點的新系統(tǒng)，新系統(tǒng)與原設備均相兼容。Early DCS storage capacity small, relatively simple function. System modules include process control, process interface modules, CRT operator station, control computer and data Highway, Part 5. Its characteristics are using microprocessors to achieve decentralized control, CRT operator station and the process control unit separation operation carried out on display and remote control configuration. Honeywell company TDC-2000 is the first generation of the representation of DCS products. 早期 DCS 存儲容量小，功能較簡單。系統(tǒng)主要包括過程控制單元、過程接口單元、CRT 操作站、監(jiān)控計算機和數(shù)據(jù)公路等 5