在自动化(automation)不断完善和发展的今天,垫块机自动化水平已经成为衡量企业现代化水平的一个重要标准,而自动化的一个重要分支——工业自动化,更是生产型企业提高生产效率,稳定产品质量的重要手段。我国的自动化发展历程也经历了以“观测”为主的第一阶段,以“观测”并“人为反应”的第二阶段,已经逐渐进入到“自动测量自动反应”的第三阶段。这些进步,同时需要控制理论和实践的完善,智能控制(intelligent controls)作为现代控制理论基础上发展起来的新型控制理论,已经广泛应用于各个自动化领域,全自动洗衣机就是典型的智能控制自动化的例子。 一个控制系统包括控制器(controller)、传感器(sensor)、变送器(transmitter)、执行机构(final controlling element)、输入输出接口(I/0 interface)五部分组成。控制器的输出经过输出接口、执行机构,加到被控系统上;控制系统的被控量,经过传感器,变送器,通过输入接口送到控制器,这样完成了一次正常的运算控制操作。 按照自动控制有无针对对象来划分,自动控制可分为“开环控制”和“闭环控制”。区分“开环控制”和“闭环控制”最直接的办法是看是否有最终对象的反馈,当然这个反馈不是人为直观观察的。例如向一个容器里加水,有水位测量设备,水位到达设定的高度,水龙头自动关断,这就是“闭环控制”;如需人为的看水是否到了设定的高度,而去人为的关水龙头,这就是“开环控制”。当然,智能控制,目标是不需要人为干预,所以,我们可以简单的认为“开环控制”是人为干预控制,不能完全体现智能控制的特点,所以在这里不去深究它。“闭环控制”按照执行机构的不同,可分为“状态闭环控制”和“调节闭环控制”。区分“状态闭环控制”和“调节闭环控制”的办法是看对执行机构的作用方式,如上例中,如果水龙头是开关两位的,在水位到达设定的高度,自动关断水龙头,则此为“状态闭环控制”;如果水龙头是可调节的,根据水位高度的不同,调节水龙头开度的大小,通过加水量的不同,让水位保持平衡,此为“调节闭环控制”。 近几年来,PC机技术迅速地渗透到工业控制领域,PC机在工控领域的角色已由最初的人机界面装置过渡到已可以覆盖从现场设备的I/O、基础自动化、过程控制直至生产控制和生产管理的全部工厂自动化领域。 开放的PC总线导致了丰富多彩的种类繁多的硬件模板的产生,用于数据采集与控制的板级产品已几乎可以覆盖所有用户需求。开放的PC总线的产品是以通用商品OEM的方式向市场供货,因而它比专用性的PLC或DCS产品有更高的性能价格比。PC开放的软件结构和日趋标准化的软件生产方式,使得高性能多用户的软件产品层出不穷,如动态数据交换DDE,对象的链接和嵌入OLE。开放的数据库结构ODBC、远程过程调用RPC、32位机的多用户多任务操作系统等已为系统集成提供了可供充分选择的基础软件。在工程工具一级,越来越多的第三方软件公司为工业控制提供了控制算法、控制器编程手段、组态工具和数据管理、专家系统直到CIMS(computer integrated manufacturing system,计算机集成制造系统)等不同层次的软件产品,这些软件大都具有开放的软件结构,为二次开发与软件系统集成提供极其便捷的途径,同OEM硬件产品一样,第三方软件产品较某一硬件设备厂家提供的专用软件有着更高的性能价格比。PC机大受欢迎的另一个重要原因是开放的联结,进入90年代后,PC的联网已成为PC的最基本能力之一,基于PC的网络产品极大地丰富,为用户使用多家的产品集成自己的系统提供了可靠保证。 目前应用于自动化系统PC与PLC和DCS相比有两点不足。其一PLC和DCS均采用框架结构,硬件模板与背板总线采用插针结构,上下有导轨,前小面板有自锁机构,在防震、防尘、抗干扰等方面采取了很多措施;其二是采用电气工程师编程语言,如梯形图和功能图,不仅易于掌握和使用,而且程序的可读性和测试的方便性大为提高。PLC和DCS能够如此广泛应用,其极其方便的编程语言是非常重要的因素。如果PC机采用PLC和DCS整机结构,充分考虑防震、防尘、抗干扰等多方面整机设计,采用梯形图和功能图等编程语言,那么PC机就变成了PLC和DCS。用软件来掩盖硬件的差别,使应用者在PLC和DCS的环境下使用PC机,这就是所谓软PLC。 |