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PLC和工控機的硬件技術現(xiàn)狀和發(fā)展

PLC和工控機終用戶為冶金,、采礦、水泥,、石油、化工,、電力,、機械制造,、汽車、裝卸,、造紙,、紡織、環(huán)保等行業(yè),，其主要的用途為：

1,、順序控制

順序控制是應用領域，它包括單機控制,、多機群控制,、自動生產線控制，如注塑機,、印刷機械,、訂書機械、切紙機械,、組合機床,、磨床、裝配機械,、包裝生產,、電鍍流水線和電梯控制等。

2,、運動控制

應用在電力拖動系統(tǒng)或伺服電機的單軸或多軸位置控制,。

3、過程控制

采用模擬量模塊能控制物理參數(shù),，例如溫度,、壓力、速度和流量等,，并提供PID等閉環(huán)控制的功能,。

4、數(shù)據(jù)處理

可以支持數(shù)控機床的控制和管理,、多軸控制等,。

由于自動化系統(tǒng)的要求日益提高，傳統(tǒng)的提供I/O點服務的PLC和工控機已經(jīng)無法滿足復雜的工藝要求,。因此,，PLC和工控機在硬件系統(tǒng)上有了根本的變化。

PLC系統(tǒng)在模塊上的技術發(fā)展有：

1,、處理器模塊

配備大容量內存,，為滿足實時控制的要求而優(yōu)化設計，除了一般的I/O掃描和控制,、遠程數(shù)據(jù)交換外,，支持大型的集成控制,、通訊、并行運算,、處理器獨立后臺程序和處理器輸入中斷等功能,。如A-B公司的ControlLogix處理器模塊在它的內核中設計有通信功能，借助于它的無源數(shù)據(jù)總線,，系統(tǒng)的瓶頸得以消除,。這種靈活的結構允許多個處理器、網(wǎng)絡以及I/O在一個機架中搭配使用而沒有限制,。

2,、信息協(xié)處理器模塊

讀取主處理器的數(shù)據(jù)表和狀態(tài)文件，或通過高級語言程序將數(shù)據(jù)寫入主處理器,，程序可以在實時多任務環(huán)境下以及獨立于PLC處理器的方法,，單獨在協(xié)處理器中運行。

3,、高級語言協(xié)處理器

通過C和Basic的接口來進行復雜的計算和算法實現(xiàn),。

4、網(wǎng)絡適配模塊

在現(xiàn)場總線與處理器之間提供通訊接口,，以便PLC處理器和I/O模塊進行遠程的數(shù)據(jù)交換,。

5、具有特殊功能的I/O模塊

如A-B公司在其產品中提供了智能變送器模塊,、溫度控制模塊,、稱重模塊、開環(huán)速度控制模塊,、塑料制造模塊,、力矩控制模塊、編碼模塊,、可組態(tài)流量計模塊,、電流同步模塊等。這些模塊的設計考慮了特殊行業(yè)的需要,，使得復雜的控制功能以模塊化的方式得以解決,，提高了可靠性水平。

同樣,，工控機也從I/O板卡的基礎上飛速向前發(fā)展,，大規(guī)模集成電路和計算機本身的革命性發(fā)展給工控機提供了舞臺。工控機系列產品除了全系列的I/O板卡外,，還發(fā)展了一體化工作站,、帶電子盤的工控機、遠程RTU,、適用于儀表行業(yè)的微型工控機,、適用于視頻和多媒體行業(yè)的工控機,、適用于通訊行業(yè)的帶監(jiān)控液晶屏的工控機、與PLC合一的特殊工控機以及防爆型工控機,。

工業(yè)現(xiàn)場的應用環(huán)境要求PLC和工控機具有很高的可靠性，而可靠性是靠電磁兼容特性（EMC）和容錯技術來保證的,。PLC和工控機要經(jīng)過嚴格的電磁兼容檢測,，如輻射敏感度檢測、諧波/電壓波動/電壓驟降檢測,、靜電/快速脈沖/雷擊檢測,、電磁干擾檢測等。EMC保證了設備在本質上的抗干擾特性,。但是,，要保證控制設備不出故障是不可能的。因此,，采用容錯設計的系統(tǒng)對要求不能停機,、不能失控的高可靠系統(tǒng)是十分重要的。目前重要的容錯設計技術有Watchdog和雙機熱備（包括主機,、模塊和通訊介質的熱備）,。熱備系統(tǒng)的工作對用戶來說是透明的：即當故障發(fā)生時，所有對故障點的切除和數(shù)據(jù)的備份都是在短的控制周期內自動完成的,。此項技術的完成包括了設備硬件和軟件二個方面,。圖2給出了PLC雙機冗余系統(tǒng)的結構

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西門子PLC進行安裝的時候，要注意其輸出有多種不同的類型,，有繼電器類型的輸出,，還有晶體管類型的輸出，還有能夠直接帶輕負載的輸出,，不同的輸出方式其適用的范圍是不同的,，比如晶體管型的輸出，一般適合在一些高速輸出的情況下選用,，而直接帶輕負載型的輸出,，一般在LED指示燈情況下使用。在PLC進行輸入和斷開的時候,。