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作为工业自动化的两类控制设备,PLC和工控机的硬件技术现状和发展是怎样的?

2022-05-18 11:03:38 广州佩特电子科技有限公司 已读

在工业自动化领域,PLC和工控机是人们不得不提的两类控制设备,它们是大多数自动化系统的基础设备。PLC和工控机的最新技术发展是工程师对设备应用性能要求的完美体现:控制器的硬件标准化,以及用户的各种控制要求通过软件来进行改变。


作为广州专业的工控机定制厂商,下面佩特科技就来和大家介绍下PLC和工控机的硬件技术现状和发展。


PLC和工控机的最终用户为冶金、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保等行业,其主要的用途为:


1、顺序控制


顺序控制是应用最广泛的领域,它包括单机控制、多机群控制、自动生产线控制,如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配机械、包装生产、电镀流水线和电梯控制等。


2、运动控制


应用在电力拖动系统或伺服电机的单轴或多轴位置控制。


3、过程控制


采用模拟量模块能控制物理参数,例如温度、压力、速度和流量等,并提供PID等闭环控制的功能。


4、数据处理


可以支持数控机床的控制和管理、多轴控制等。


由于自动化系统的要求日益提高,传统的提供I/O点服务的PLC和工控机已经无法满足复杂的工艺要求。因此,PLC和工控机在硬件系统上有了根本的变化。


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PLC系统在模块上的技术发展有:


1、处理器模块


配备大容量内存,为满足实时控制的要求而优化设计,除了一般的I/O扫描和控制、远程数据交换外,支持大型的集成控制、通讯、并行运算、处理器独立后台程序和处理器输入中断等功能。如A-B公司的ControlLogix处理器模块在它的内核中设计有通信功能,借助于它的无源数据总线,系统的瓶颈得以消除。这种灵活的结构允许多个处理器、网络以及I/O在一个机架中搭配使用而没有限制。


2、信息协处理器模块


读取主处理器的数据表和状态文件,或通过高级语言程序将数据写入主处理器,程序可以在实时多任务环境下以及独立于PLC处理器的方法,单独在协处理器中运行。


3、高级语言协处理器


通过C和Basic的接口来进行复杂的计算和算法实现。


4、网络适配模块


在现场总线与处理器之间提供通讯接口,以便PLC处理器和I/O模块进行远程的数据交换。


5、具有特殊功能的I/O模块


如A-B公司在其产品中提供了智能变送器模块、温度控制模块、称重模块、开环速度控制模块、塑料制造模块、力矩控制模块、绝对编码模块、可组态流量计模块、电流同步模块等。这些模块的设计考虑了特殊行业的需要,使得复杂的控制功能以模块化的方式得以解决,提高了可靠性和专业水平。


同样,工控机也从I/O板卡的基础上飞速向前发展,大规模集成电路和计算机本身的革命性发展给工控机提供了舞台。工控机系列产品除了全系列的I/O板卡外,还发展了一体化工作站、带电子盘的工控机、远程RTU、适用于仪表行业的微型工控机、适用于视频和多媒体行业的工控机、适用于通讯行业的带监控液晶屏的工控机、与PLC合一的特殊工控机以及防爆型工控机。


工业现场的应用环境要求PLC和工控机具有很高的可靠性,而可靠性是靠电磁兼容特性(EMC)和容错技术来保证的。PLC和工控机要经过严格的电磁兼容检测,如辐射敏感度检测、谐波/电压波动/电压骤降检测、静电/快速脉冲/雷击检测、电磁干扰检测等。EMC保证了设备在本质上的抗干扰特性。但是,要保证控制设备不出故障是不可能的。因此,采用容错设计的系统对要求不能停机、不能失控的高可靠系统是十分重要的。目前重要的容错设计技术有Watchdog和双机热备(包括主机、模块和通讯介质的热备)。热备系统的工作对用户来说是透明的:即当故障发生时,所有对故障点的切除和数据的备份都是在最短的控制周期内自动完成的。此项技术的完成包括了设备硬件和软件二个方面。下图给出了PLC双机冗余系统的结构。


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