机械外文翻译--可编程控制器.doc

1ProgrammableControllersInthe1960s,electromechanicaldevicesweretheorderofthedayasfarascontrolwasconcerned.Thesedevices,commonlyknowasrelays,werebeingusedbythethousandstocontrolmanysequentialtypemanufacturingprocessesandstand-alonemachines.Manyoftheserelayswereinuseinthetransportationindustry,morespecifically,theautomotiveindustry.Theserelaysusedhundredsofwiresandtheirinterconnectionstoaffectacontrolsolution.Theperformanceofarelaywasbasicallyreliable-atleastasasingledevice.Butthecommonapplicationforrelaypanelscalledfor300to500ormorerelays,andthereliabilityandmaintenanceissuesassociatedwithsupportingthesepanelsbecameaveryitself,theinstalledcostofthepanelcouldbequitehigh.Thetotalcostincludingpurchasedpars,wiringandinstallationlabor,couldrangefrom$30-$50perrelay.Tomakemattersworse,theconstantlychangingneedsofaprocesscalledforrecurringmodificationsofcontrolpanel.Withrelays,thiswasacostlyprospect,asitwasaccomplishedbyamajorrewiringeffortonthepanel.Incostlyprospect,asitwasaccomplishedbyamajorrewiringeffortonthepanel.Inaddition,thesechangesweresometimespoorlydocumented,causingasecond-shiftmaintenancenightmaremonthslater.Inhighofthis,itwasnotuncommontodiscardanentirecontrolpanelinfavorlfanewonewiththeappropriatecomponentswiredinamannersuitedforthenewprocess.Addtothistheunpredictable,andpotentiallyhigh,costofmaintainingthesesystemsasonhigh-volumemotorvehicleproductionlines,anditbecameclearthatsomethingwasneededtoimprovethecontrolprocesstomakeitmorereliable,easiertotroubleshoot,andmoreadaptabletochangingcontrolneeds.Thatsomething,inthelate1960s,wasthefirstprogrammablecontroller.Thisfirst”revolutionary”systemwasdevelopedasaspecificresponsetotheneedsofthemajorautomotivemanufacturersintheUnitedStates.Theseearlycontrollers,orProgrammableLogicControllers(PLC),representedthefirstsystemsthatcouldbeusedonthefactoryfloor,couldhavethere”logic”changewithoutextensiverewiringorcomponentchange,and(3)wereeasytodiagnoseandrepairwhenproblemsoccurred.Itisinterestingtoobservetheprogressthathasbeenmadeinthepast15yearsintheprogrammablecontrollerarea.Thepioneerproductsofthelate1960smusthavebeenconfusingandfrighteningtoagreatnumberofpeople.Forexample,whathappenedtothehardwiredandelectromechanicaldevicesthatmaintenancepersonnelwereusedtorepairingwithhandtools?Theywerereplacedwith2“computers”disguisedaselectronicsdesignedtoreplacerelays.Eventheprogrammingtoolsweredesignedtoappearasrelayequivalentpresentations.Wehavetheopportunitynowtoexaminethepromise,inretrospect,whattheprogrammablecontrollerbroughtmanufacturing？AllprogrammablecontrollersconsistofthebasicfunctionalblocksshowninFigure10.1.Wewillexamineeachblocktounderstandtherelationshiptothecontrolsystem.Firstwelookedatthecenter,asitistheheartofthesystem.Itconsistsofamicroprocessor,logicmemoryforthestorageoftheactualcontrollogic,storageorvariablememoryforusewithdatathatwillordinarilychangeasafunctionofthecontrolprogramexecution,andapowersupplytoprovideelectricalpowerfortheprocessorandmemory.NextcomestheI/Oblock.ThisfunctiontakesthecontrollevelsignalsfortheCPUandconvertsthemtovoltageandcurrentlevelssuitableforconnectionwithfactorygradesensorsandactuators.TheI/Otypecanrangefromdigital,analog,oravarietyofspecialpurpose“smart”I/Owhicharededicatedtoacertainapplicationtask.Theprogrammerisnormallyusedonlytoinitiallyconfigureandprogramasystemandisnotrequiredforthesystemtooperate.Itisalsousedintroubleshootingasystem,andcanprovetobeavaluabletoolinpinpointingtheexactcauseofaproblem.ThefielddevicesshownhererepresentthevarioussensorsandactuatorsconnectedtotheI/O.Thesearethearms,legs,eyes,andearsofthesystem,includingpushbuttons,limitswitches,proximityswitches,photosensors,thermocouples,positionsensingdevices,andbarcodereaderasinput；andpilotlight,displaydevices,andbarcodereaderasinput；andpilotlight,displaydevices,motorstarters,DCandACdrivers,solenoids,andprintersasoutputs.图1开关传感器行程开关模拟量光电耦合输出端口电机接触器电磁装置开关照明输出中央处理器（CPU）逻辑控制器变量存储器动力供应输入端口编程设备输入3可编程控制器20世纪60年代,在控制器受到关注以前,机电装置一直是这个年代的流行产品。这些通常被称为继电器的装置被数以千计的系统应用来控制许多制造过程和单独的机器。许多这样的继电器被应用于运输工业，更明确的说，应用于汽车工业。这些继电器使用成百上千的金属导线,它们的相互联系将影响控制的解决方案.至少作为一个单个的装置,继电器的性能基本是稳定的.但是,继电器盒装通常需要安装300到500甚至更多的继电器,于是可靠性及维修和保养问题就不可避免的摆到我们面前.成本问题成为另一个问题,尽管继电器本身成本很低,但是继电器盒子的安装成本很高,没给继电器总的成本,其中包括购买零件,配线和安装工作的成本,大体在30美元到50美元不等。更糟糕的事情是，控制面板需要不断的更改。对于继电器来说这是个昂贵的事实。因为这一更改过程需要大量的劳动在控制面板上从新接线。此外，这些变化有时很少备有证明文件的。这就使得以后的再次维护成为一件很头疼的事情。按照这样考虑，丢弃整个旧的控制面板，同意使用一个适合的新的控制过程方式的相匹配的的接线元件控制面板，也是很常见的事情。这就给这些系统的维护成本增加了不可预知的、潜在的高成本。正如在按归的电动车辆生产线上一样。越来越清楚的认识到要使系统更可靠，更容易排除故障，更适合不断变化的控制过程需要，就必须改进控制过程。在20世纪60年代，出现了第一个可编程控制器。这是第一个“革命性”的系统，这个系统是按照美国汽车制造工业的特定要求开发研制出来的。这些早期的的控制器，即可编程逻辑控制器（PLC）是能应用于工厂车间的的最早系统。这些控制器在不需要大量重新接线或改变元件的情况下能够做“逻辑”变化，一旦出现问题，它能够很轻易的诊断和修补。观察可编程控制器在最近15年取得进步是很有趣的事情，在20世纪60年代末期早期的产品或许会使很多人感到惊恐和迷惑不解，例如，维修人员习惯了手动工具，那么对于电子仪器的部件和机电设备将会发生什么呢？改装过的计算机代替这些设备，正如电子器件代替继电器，甚至设计出了工具来作为继电器的替代品。我们现在来审视一下前景，回顾过去，可编程控制器带给制造业的是什么？可编程控制器都包含了基本的功能模块，参见图1。为了理解控制系统的关系，我们检查以下每一个模块。首先，我们看一下中心，它是系统的心脏。中心包括微处理器、存储当前控制逻辑的逻辑存储器、存储常变量数据的变量存储器，中心部分具有控制程序执行和为微处理器与存储器提供电力的功能。接着是I/O模块，它的功能是为CPU提供控制水平信号，并把它们转化为适合连接工厂级别的传感器和调节器的标准电压和电流。I/O类型可以是数字信号、模拟信号或是应用于某一特定应用的“只