摘要：主要分析了PC-Based PLC在控制系統(tǒng)中存在的理由及其發(fā)展過(guò)程藐篡，并對(duì)基于PC-Based PLC架構(gòu)的控制系統(tǒng)的集成方法與技巧進(jìn)行了重點(diǎn)闡述和分析耕陷，同時(shí)列舉了基于PC-Based PLC集成的分布式油料計(jì)量谜慌、統(tǒng)計(jì)管理系統(tǒng)字旭。
　　1 PLC 对湃、IPC、PC-Based PLC
　　隨著PC技術(shù)的飛速發(fā)展谐算，使得IPC（工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）以及基于IPC的應(yīng)用技術(shù)同樣也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。同時(shí)归露，隨著Internet技術(shù)的應(yīng)用和所有生產(chǎn)信息過(guò)程和控制信息過(guò)程的集成與發(fā)展佳抗，并可通過(guò)Internet/Intranet瀏覽生產(chǎn)過(guò)程信息流中的制造過(guò)程、操作和監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備等种烫，IPC越來(lái)越多地承擔(dān)著SCADA的人機(jī)交互控制任務(wù)和協(xié)同下級(jí)小型控制器或智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制任務(wù)灵科。總體而言鼻御，IPC還是最適合應(yīng)用于自動(dòng)化控制平臺(tái)的揭轰。但作為傳統(tǒng)主流控制器的PLC筑渴，它擁有穩(wěn)定性好、可靠性高少炎、邏輯順序控制能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)磕阱，在自動(dòng)化控制領(lǐng)域具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。但有一大遺憾：其封閉式架構(gòu)峡审、封閉式系統(tǒng)（研發(fā)必須具備自己或OEM的CPU情澈、芯片組、BIOS拨聚、操作系統(tǒng)瘤琐、梯形圖編程軟件）、較差的開(kāi)放性勢(shì)必會(huì)造成其應(yīng)用上的壁壘丑瞧，也增加了用戶維修的難度和集成的成本柑土。有人斷言，在不久的將來(lái)绊汹，基于PC的控制器將會(huì)逐步取代PLC而成為主流控制設(shè)備稽屏。為了改善這種局面，傳統(tǒng)PLC生產(chǎn)廠家正在逐步將PLC的功能PC化（如Siemens的WinAC）灸促、而IPC廠家也逐步將IPC的邏輯控制功能PLC化诫欠，使PLC和IPC在功能和規(guī)格方面越來(lái)越接近，由此就出現(xiàn)了基于PLC和IPC技術(shù)的中間控制器：PC-Based PLC浴栽。
　　PC-Based PLC也稱嵌入式控制器荒叼，它不再像IPC那樣以機(jī)箱加主板為主體結(jié)構(gòu)，再搭配諸如A/D典鸡、D/A被廓、DI/DO等功能I/O板卡的組合產(chǎn)品，而是一個(gè)獨(dú)立的基于嵌入式PC技術(shù)的專(zhuān)用系統(tǒng)萝玷，適合應(yīng)用于小型的SCADA系統(tǒng)嫁乘。如泓格的I-8000系列, 其主機(jī)內(nèi)部是40MHz主頻的80188 CPU，操作系統(tǒng)為兼容DOS的MiniOS7立骄，其編程環(huán)境是基于PC的標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言程序永努，程序開(kāi)發(fā)過(guò)程與PLC極其相似：首先在PC上編寫(xiě)常駐任務(wù)程序，并將其編譯好后傳送到主機(jī)內(nèi)的Flash上辨埃、再讓其脫機(jī)運(yùn)行散苦。另外為了使其具備PLC的優(yōu)勢(shì)特性，PC-Based PLC也可使用梯形圖編程下风，如泓格的ISaGRAF(配合I-8417/8817主機(jī))奇嗽，相對(duì)于PLC而言，PC-Based PLC的優(yōu)勢(shì)在于擁有IPC強(qiáng)大的Computing、Data Processing和Communication功能永音，在軟件方面揣恳，PC-Based PLC支持IEC-61131-3（LD、SFC炭箭、FBD一膝、IL、ST）的五種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言和軟邏輯胆誊。由于以上特點(diǎn)一死，PC-Based PLC將會(huì)更加開(kāi)放和標(biāo)準(zhǔn)化，能適應(yīng)更加復(fù)雜的控制和管控一體化信息的需求傻唾。
　　總的來(lái)說(shuō)投慈，IPC是開(kāi)放式架構(gòu)、開(kāi)放式系統(tǒng)冠骄，PLC則是封閉式架構(gòu)伪煤、封閉式系統(tǒng)，而PC-Based PLC介于二者之間凛辣，是開(kāi)放式架構(gòu)抱既、封閉式系統(tǒng)。嚴(yán)格地說(shuō)扁誓，IPC一般承擔(dān)著管理控制任務(wù)和協(xié)同下級(jí)小型控制器或智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制任務(wù)防泵，而PLC一般用作現(xiàn)地控制器。由于PC技術(shù)蝗敢、信息技術(shù)捷泞、通信技術(shù)的交替發(fā)展，使得研發(fā)PC-Based PLC的投資相對(duì)減少寿谴，會(huì)有更多的廠家來(lái)共同推進(jìn)PC-Based PLC的發(fā)展锁右。因此，PC-Based PLC會(huì)有非常好的發(fā)展前景细咽，但這并不意味著在短時(shí)間內(nèi)PC-Based PLC會(huì)取代PLC队趁，PLC和PC-Based PLC將會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)展中逐漸走向融合[1 、2]尘忿。
　　2　基于PC-Based PLC架構(gòu)系統(tǒng)的應(yīng)用技巧
　　2.1　AI模塊
　　AI（Analog Inputs）的多寡對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性有較大的影響松摘，尤其是當(dāng)AI模塊較多時(shí)其影響更大。主要原因?yàn)椋篒-8000模塊的CPU僅僅是一款主頻只有40MHz的80188的控制器屡拥，其數(shù)據(jù)處理能力乳栈、存儲(chǔ)空間有限，導(dǎo)致其運(yùn)算钾抛、邏輯處理以及事件響應(yīng)的快速性就沒(méi)有IPC那么強(qiáng)大漏炕，由于CPU要完成一次A/D的整個(gè)過(guò)程必須要進(jìn)行采樣、保持衣夏、同步扭享、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)匙蚣、處理以及運(yùn)算等一系列的過(guò)程方可完成续膳，比較費(fèi)時(shí)，因此收班，當(dāng)要完成的AI通道數(shù)較多時(shí)坟岔，必然會(huì)影響采樣的實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通常而言摔桦，在一個(gè)I-8000模塊中社付，一般不要超過(guò)兩塊如I-8017H系列的AI模塊為佳。
　　2.2　繼電器輸出模塊
　　繼電器輸出模塊對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響最大邻耕，處理不好鸥咖，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰和經(jīng)常出現(xiàn)當(dāng)機(jī)、主機(jī)板燒壞等現(xiàn)象兄世，由于I-8000模塊的供電一般為10～30VDC啼辣，總的輸入功率為20W，不像IPC的輸入功率為250W那么大御滩，假如繼電器輸出模塊尤其是大功率繼電器模塊插放的太多鸥拧，由于系統(tǒng)供電能量不足，將會(huì)導(dǎo)致其輸出不正常削解，控制系統(tǒng)經(jīng)常誤動(dòng)作朝正，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰、當(dāng)機(jī)执摆，甚至?xí)?dǎo)致主控板燒壞柒拌，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性存在許多隱患因素缅叔。一般而言脉裕，像I-8060、I-8058趟蛋、I-8063邪船、I-8064、I-8065同嚷、I-8066羔峭、I-8068、I-8069等不要超過(guò)兩塊甫知，尤其是I-8060缅钠、I-8063愁霞、I-8064、I-8065熬甫、I-8069這些功率模塊最好為一塊胰挑。假如系統(tǒng)要控制的功率繼電器較多，可以采用普通光隔開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊如I-8042利用多級(jí)放大的原理連接椿肩。
　　2.3　通信處理
　　在由PC-Based PLC架構(gòu)的控制系統(tǒng)最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)便是與上位機(jī)進(jìn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信過(guò)程瞻颂，而這一環(huán)節(jié)往往是制約系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的因素，它容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)瓶頸郑象。因?yàn)樯衔粰C(jī)通常為Windows操作系統(tǒng)贡这，應(yīng)用程序一般有人機(jī)交互界面和實(shí)時(shí)顯示界面，而往往將人機(jī)交互界面和實(shí)時(shí)顯示界面設(shè)計(jì)為前臺(tái)窗口厂榛，數(shù)據(jù)通信盖矫、分析以及存儲(chǔ)設(shè)計(jì)為后臺(tái)運(yùn)行，但Windows 并不是作為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的击奶，是搶先式炼彪、多任務(wù)、基于消息傳遞機(jī)制的操作系統(tǒng)正歼，但僅憑消息調(diào)度機(jī)制辐马，顯然不能滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)的要求，難以保證準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地完成前后臺(tái)控制任務(wù)脖耽。因此在Windows環(huán)境中蔚芥，采用多線程技術(shù)，可以有效地利用Windows等待時(shí)間京多，加快程序的反應(yīng)速度秤皿，提高執(zhí)行效率。用一個(gè)線程管理計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信痛慷，另一個(gè)線程進(jìn)行數(shù)據(jù)處理办溶、分析與存儲(chǔ)，這樣在滿足數(shù)據(jù)連續(xù)采集的同時(shí)樱炬，增強(qiáng)了系統(tǒng)事件響應(yīng)和通信控制的實(shí)時(shí)性抠阴。
　　PC-Based PLC與上位機(jī)一般采用RS-485、CAN择绘、ModBus或者Ethernet粥割，假如采用RS-485、CAN混砸、ModBus時(shí)突妇，則要合理分配通信口，一般RS-485解滓、CAN赃磨、ModBus的通信適配器卡有兩個(gè)口筝家，因此假如控制系統(tǒng)有兩個(gè)I-8000模塊，上位機(jī)可以采用一個(gè)通信口與兩個(gè)下級(jí)控制器通信邻辉，但是假如有四肛鹏、六個(gè)……，最好將其分成兩組恩沛，上位機(jī)則采用兩個(gè)通信口分別與其通信，上位機(jī)采用兩個(gè)線程編寫(xiě)通信程序缕减，配置圖見(jiàn)圖1所示雷客。
　　

　

　　2.4　電源配置
　　假如一個(gè)控制系統(tǒng)有多塊I-8000模塊，考慮到系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性以及安全性桥狡，最好每?jī)蓧KI-8000公用一個(gè)開(kāi)關(guān)或者線性電源搅裙，考慮到電源本身的功耗，此時(shí)電源的功率必須大于60W裹芝，并且每個(gè)電源模塊分別接入～220VAC或者～380VAC的電源部逮，千萬(wàn)不要串接。選擇開(kāi)關(guān)電源時(shí)要注意選用系統(tǒng)功率因數(shù)大于0.99且紋波電壓Vrms≤1.0%臀匹、紋波系數(shù)≤0.2%的功率密度大讲幌、電磁兼容性好、低紋波開(kāi)關(guān)電源挠站。同時(shí)將控制器I/O通道和其它設(shè)備的供電采用各自的隔離變壓器分離開(kāi)來(lái)仙涡，有助于提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力。
　　2.5　信號(hào)地的處理
　　正確恃藐、良好的接地可以將混入電源和I/O電路的干擾信號(hào)引入大地眶蹈，消除或減小干擾的影響，是安全保護(hù)和抑制噪聲的重要手段自拖，對(duì)提高I-8000系統(tǒng)的穩(wěn)定性雹了、可靠性極其重要。為了盡可能減小電磁噪聲影響宏查，電源回路和控制回路要分別設(shè)立接地極索驰。在控制系統(tǒng)中難免有變頻器之類(lèi)的功率器件，注意要將變頻器散熱器骡拐、電源中性線熟什、變頻器外殼和中性端、電機(jī)外殼和Y型接法中性端要可靠接于電源回路接地極上猜旬，所有接地線不可形成接地回路脆栋。變頻器接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于4mm2洒擦，長(zhǎng)度應(yīng)控制在20m以內(nèi)椿争。屏蔽層怕膛、數(shù)字信號(hào)地接于控制回路接地極。為防止形成回路秦踪，屏蔽層應(yīng)單端接地褐捻。控制器的接地線與電源線椅邓、動(dòng)力線分開(kāi)柠逞。I-8000最好單獨(dú)接地，也可以與其他設(shè)備公共接地景馁，但嚴(yán)禁與其他設(shè)備串聯(lián)接地板壮。
　　3　實(shí)際應(yīng)用案例
　　在小型石油公司中，要進(jìn)行大量的油料計(jì)量工作如輕油合住、0＃汽油僵卿、90＃汽油等，其計(jì)量過(guò)程往往是車(chē)隊(duì)從貨運(yùn)站拖回公司后經(jīng)公司磅房過(guò)磅稱毛重释何、卸料正庙、車(chē)輛出廠時(shí)，再過(guò)磅稱車(chē)重等等坯肿，過(guò)磅過(guò)程蓄扳、手續(xù)、登記極其繁瑣蔗承，有時(shí)還容易出現(xiàn)錯(cuò)磅和漏磅現(xiàn)象踏拓，極不容易管理，并且給統(tǒng)計(jì)蜜雏、計(jì)量工作帶來(lái)了極大的困難韩烹，過(guò)磅工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，經(jīng)常出現(xiàn)車(chē)隊(duì)排隊(duì)過(guò)磅的現(xiàn)象孝摘，辦事效率極其低下酿势，為改變這種局勢(shì)，采用PC-Based PLC I-8411嵌入式控制妻往，并配以模擬信號(hào)輸入模塊I-8017H互艾、模擬信號(hào)輸出模塊I-8024、光隔離數(shù)字輸入/輸出模塊I-8042讯泣、I-8060繼電器輸出模塊以及RS232/RS485轉(zhuǎn)換器I-7520纫普，并利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，為其不同的油料的進(jìn)站計(jì)量好渠、出站計(jì)量昨稼、統(tǒng)計(jì)等開(kāi)發(fā)了一套分布式的油料計(jì)量、統(tǒng)計(jì)管理系統(tǒng)拳锚，省時(shí)又省力假栓，深得用戶喜愛(ài)寻行。系統(tǒng)架構(gòu)圖件圖2所示。
　　

　

　　3.1 功能模塊
　　1）利用I-8017H的差分輸入的6路分別采集運(yùn)輸車(chē)油罐的液位匾荆、液體溫度拌蜘、兩個(gè)LUGB系列渦街流量變送器的流量值（備計(jì)算用，取兩個(gè)流量計(jì)的平均值作為真正的流量值）牙丽、存儲(chǔ)油罐的液位值以防液體溢出简卧、溫度等；
　　2）利用I-8024的D/A功能郑舷，輸出0～10V的直流信號(hào)作為Siemens公司的Micro Master通用型變頻器的變頻控制輸入信號(hào)迈叫，以使變頻器能進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換，變成0～50Hz的交變信號(hào)實(shí)時(shí)控制三相異步電機(jī)俭宁，達(dá)到使電機(jī)變頻運(yùn)行、促使液體恒速流動(dòng)的目的陷母。
　　3）利用I-8060功率繼電器輸出信號(hào)實(shí)時(shí)控制各種流量繼電器贷营、流量控制電磁閥、電氣接觸器的開(kāi)啟尿欲；
　　4）利用I-8042的數(shù)字I/O進(jìn)行各種開(kāi)關(guān)的檢測(cè)與控制诬粗，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)流量繼電器、流量控制電磁閥溜舷、電氣接觸器的閉合狀態(tài)扯凫；
　　5）利用I-7520作為RS-232/RS-485的轉(zhuǎn)換器，使I-8411與上位機(jī)服務(wù)器的串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信开摄。
　　3.2 安全可靠措施
　　

　

　　1）尖峰脈沖的處理：由于在本系統(tǒng)中用到了大型的可控硅售拼，其閉合與斷開(kāi)要產(chǎn)生巨大能量的尖峰脈沖，這一脈沖一旦進(jìn)入信號(hào)系統(tǒng)中邦马，不僅會(huì)引起控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作贱鼻，更為甚者，會(huì)燒壞控制設(shè)備滋将、死鎖控制信號(hào)輸入通道邻悬。尤其是對(duì)I-8017H、I-8024随闽、I-8042等模塊影響較大父丰，為了減少其影響，在每個(gè)控制模塊的輸入或輸出端加入一阻容保護(hù)電路掘宪，以吸收其尖峰脈沖蛾扇。同時(shí)信號(hào)地和電源地要分開(kāi)。
　　2）變頻器過(guò)壓的處理：在本系統(tǒng)中利用變頻器拖動(dòng)大慣性的牽引電機(jī)魏滚，由于變頻器輸出的速度比較快屁桑，而負(fù)載靠本身阻力減速比較慢医寿，使負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)蘑斧，而變頻器沒(méi)有能量回饋單元靖秩，因而變頻器支流直流回路電壓升高，超出保護(hù)值堡喳，出現(xiàn)過(guò)壓故障件父。因此必須增加再生制動(dòng)單元，否則會(huì)干擾SCADA系統(tǒng)祸播。
　　3.3　系統(tǒng)功能
　　1）數(shù)據(jù)顯示：對(duì)每種油料以數(shù)字夹它、棒圖、曲線的方式顯示實(shí)時(shí)采集的流量遭唠、溫度恢儡、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電機(jī)轉(zhuǎn)速等各項(xiàng)參數(shù)颊姻；
　　2）可進(jìn)行流量和總量的計(jì)算组莲，生成日?qǐng)?bào)、月報(bào)矫恳、年報(bào)等咒饼；并可存儲(chǔ)多年的歷史記錄；
　　3）數(shù)據(jù)修復(fù)維護(hù)：具有參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)丟失修復(fù)功能刮赵。
　　4）與公司的MIS系統(tǒng)實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)
　　4　結(jié)束語(yǔ)
　　 PC-Based PLC的發(fā)展得益于嵌入式CPU渔硫、嵌入式操作系統(tǒng)和IEC-61131-3（LD、SFC编曼、FBD豆巨、IL、ST）標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言的發(fā)展掐场，PC-Based PLC具有IPC和PLC的兩重特性搀矫，具有PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，又具有IPC的開(kāi)放式架構(gòu)刻肄，目前在工控界是IPC瓤球、PLC以及PC-Based PLC共存的時(shí)代，又是三者逐漸走向融合的時(shí)代敏弃，隨著嵌入式CPU卦羡、嵌入式操作系統(tǒng)以及符合IEC-61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具的發(fā)展，PC-Based PLC或嵌入式控制器將更加開(kāi)放和標(biāo)準(zhǔn)化麦到，功能將會(huì)更加強(qiáng)大绿饵、數(shù)據(jù)通信能力將會(huì)更強(qiáng)、數(shù)據(jù)處理能力更快。更能適應(yīng)更加復(fù)雜的工業(yè)控制需求拟赊。
　　
　

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)椭吠，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)蹲瘩，也不構(gòu)成任何其他建議炬锦。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳架揉，對(duì)此類(lèi)作品本站僅提供交流平臺(tái)孝炫，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻浦砸、圖片抽茸、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)第一時(shí)間告知毯旷，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容碍讼，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn选癣。