外文翻譯--PLC、工業(yè)PC與DCS的特點(diǎn)與趨勢(shì).doc

外文翻譯資料-1-PLC、工業(yè)PC與DCS的特點(diǎn)與趨勢(shì)目前，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的3大件是工業(yè)PC、DCS和PLC。在此，對(duì)于他們的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行敘述。一、可編程序控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用1.PLC的應(yīng)用早期的可編程序控制器(ProgrammableLogicController，PLC)，主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)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(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動(dòng)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺(tái)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(shí)等。70年代初期，體積小、功能強(qiáng)和價(jià)格便宜的微處理器被用于PLC，使得PLC的功能大大增強(qiáng)。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)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(yǔ)言，除了保持原有的邏輯運(yùn)算等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。進(jìn)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(chǎng)價(jià)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(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還研制開(kāi)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(diǎn)在發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家，PLC已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門。據(jù)“美國(guó)市場(chǎng)信息”的世界PLC以及軟件市場(chǎng)報(bào)告稱，1995年全球PLC及其軟件的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模約50億美元5。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能得到大大的增強(qiáng)，具有以下特點(diǎn)：(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(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，有相應(yīng)的I/O外文翻譯資料-2-模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，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(yīng)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(gè)部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，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(jiǎn)單易學(xué)。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(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，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(jiǎn)單，維修方便。PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)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(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。二、工業(yè)PC1.工業(yè)PC的工業(yè)控制應(yīng)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(duì)工業(yè)用戶有巨大吸引力。但早期PC不適合工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制應(yīng)用，通過(guò)加固改裝如增加保護(hù)機(jī)殼、采取減振降溫等措施，滿足工業(yè)環(huán)境應(yīng)用的一些要求是其初期發(fā)展的特點(diǎn)。近年來(lái)，隨著芯片集成度的進(jìn)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(jìn)，及標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)總線、標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用進(jìn)入鼎盛時(shí)期，整機(jī)硬件可靠性提高，系統(tǒng)軟件不斷完善，應(yīng)用軟件極大豐富，深入工業(yè)自動(dòng)化控制行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，工業(yè)PC在工業(yè)自動(dòng)化中的使用率占全部工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的65%，且每年以21%的增長(zhǎng)速度繼續(xù)擴(kuò)大。制造業(yè)購(gòu)買的工業(yè)PC按金額計(jì)算占整個(gè)PC市場(chǎng)10%左右。在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用于工業(yè)管理的占44.1%，應(yīng)用于操作員控制臺(tái)的占36.4%，應(yīng)用于質(zhì)量管理的占18.8%，應(yīng)用于監(jiān)視和控制、工程師控制臺(tái)、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(gè)顯著特點(diǎn)是可獨(dú)立組態(tài)，也可與DCS、PLC、CNC和其他計(jì)算機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)。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(lái)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域發(fā)揮了十分重要的作用，已出色地用于工廠和車間級(jí)過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集、批量處理、質(zhì)量管理、機(jī)床自動(dòng)化以及優(yōu)化和專家控制等任務(wù)。2.工業(yè)PC的主要特點(diǎn)(1)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用為了使不同廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)能相互連接，也為充分利用市場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)接口，它不僅需采用IEEE、DIN和ISO等標(biāo)準(zhǔn)，還需采用AT(ISA)、EISA及STD、VME、Multibus等總線標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在工業(yè)PC已廣泛采用了PCI、PCMCIA總線標(biāo)準(zhǔn)，這兩種標(biāo)準(zhǔn)總線對(duì)于提高工業(yè)PC性能和速度有極大推動(dòng)作用。(2)采取必要的保護(hù)措施必須根據(jù)控制應(yīng)用的環(huán)境條件對(duì)工業(yè)PC采取各種保護(hù)性措施，使之適合于從工程管理部門到現(xiàn)場(chǎng)操作控制的應(yīng)用。工業(yè)PC必須要能耐受條件惡劣的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境，必須具備良好的散熱、通風(fēng)、防水、防塵、抗干擾、抗腐蝕、防沖擊、抗振動(dòng)等一系列保護(hù)性特點(diǎn)。(3)采用工業(yè)操作系統(tǒng)MS-DOS因內(nèi)存不足，無(wú)法支持多任務(wù)，缺乏實(shí)時(shí)性功能，連網(wǎng)能力差等缺點(diǎn)，目前已基本不采用了。隨著計(jì)算機(jī)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(kāi)發(fā)公司都已將開(kāi)放重點(diǎn)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(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作應(yīng)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(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)的通信工業(yè)PC須能與各種自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行有效通信，如與PLC、DCS、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及上一級(jí)管理計(jì)算機(jī)的通信。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，由于系統(tǒng)開(kāi)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(huì)越來(lái)越顯示出其重要作用。標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使工業(yè)PC的應(yīng)用更開(kāi)放，并能使它對(duì)小型計(jì)算機(jī)構(gòu)成更大威脅。以MAP協(xié)議為基礎(chǔ)的Ethernet通信網(wǎng)絡(luò)允許各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間直接相互通信。在不同級(jí)別自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間相互通信時(shí)，則需單獨(dú)處理各通信信道。監(jiān)控級(jí)工業(yè)PC則需從下級(jí)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信息，并傳送到上一級(jí)計(jì)算機(jī)。(5)安全操作特性外文翻譯資料-4-除了對(duì)工業(yè)PC采取各種保護(hù)性措施以外，還需要對(duì)工業(yè)PC的操作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，監(jiān)視計(jì)算機(jī)的運(yùn)行及其軟件系統(tǒng)，檢查具體程序在預(yù)定周期內(nèi)的執(zhí)行情況。計(jì)算機(jī)應(yīng)能監(jiān)視電源電壓，并在故障或偏差過(guò)大時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。3.工業(yè)PC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)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(dāng)，高檔工業(yè)PC可與工作站相當(dāng)。因此，高檔工業(yè)PC與低檔工作站的價(jià)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(lái)越模糊。工業(yè)PC工作站是工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)良選擇，標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)和圖形化操作系統(tǒng)的采用使得工業(yè)PC與其他設(shè)備能有效地進(jìn)行通信。隨著32位和64位計(jì)算機(jī)芯片的出現(xiàn)和使用，將會(huì)進(jìn)一步提高工業(yè)PC工作站的功能和性能，今后還會(huì)向更高方向發(fā)展。軟件是工業(yè)PC在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵。硬件性能的提高和價(jià)格的下降，以及標(biāo)準(zhǔn)化和功效更強(qiáng)、更好圖形化操作系統(tǒng)的采用是促進(jìn)工業(yè)PC軟件發(fā)展的重要因素。當(dāng)前，工業(yè)PC軟件發(fā)展迅速，市場(chǎng)上已有數(shù)千家獨(dú)立軟件開(kāi)發(fā)公司能供應(yīng)在工業(yè)PC上運(yùn)行的工業(yè)過(guò)程控制組態(tài)軟件包，以滿足急速增長(zhǎng)的工業(yè)用戶需要。工業(yè)PC上應(yīng)用的工業(yè)過(guò)程控制組態(tài)軟件包大多運(yùn)行在OS/2、Windows和UNIX等標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)上。工業(yè)過(guò)程控制應(yīng)用軟件大批量涌現(xiàn)，軟件開(kāi)發(fā)公司提供了大量可在工業(yè)PC之上運(yùn)行，用于PLC、DCS等工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組態(tài)工具和圖形化人機(jī)界面軟件。許多PLC、DCS生產(chǎn)制造商開(kāi)發(fā)的組態(tài)工具軟件已成為其自動(dòng)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、控制回路、圖形畫面顯示、報(bào)警記錄、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)記錄以及過(guò)程控制仿真等任務(wù)?，F(xiàn)在，各種用于過(guò)程監(jiān)視與控制、單元控制、工廠數(shù)據(jù)采集、過(guò)程優(yōu)化控制、過(guò)程控制仿真、統(tǒng)計(jì)式質(zhì)量控制(SQC)、統(tǒng)計(jì)式過(guò)程控制(SPC)以及專家系統(tǒng)控制的專用工業(yè)自動(dòng)化控制軟件包都