外文翻譯--可編程控制器.doc

可編程控制器20世紀(jì)60年代，在控制器受到關(guān)注以前，電機(jī)裝置一直是這個年代的流行產(chǎn)品。這些通常被稱為繼電器的裝置被數(shù)以千記的系統(tǒng)用來控制許多制造過程和單獨(dú)的機(jī)器。許多這樣的繼電器被應(yīng)用于運(yùn)輸工業(yè)，更明確的說，應(yīng)用于汽車工業(yè)。這些繼電器使用成百上千的金屬導(dǎo)線，他們的相互聯(lián)系將影響控制的解決方案。至少作為一個單個的裝置，繼電器的性能是基本穩(wěn)定的。但是，繼電器盒通常需要安裝三百甚至更多的繼電器，于是可靠性及維修和保養(yǎng)問題就不可避免地擺到了我們面前。成本問題成為另一問題，盡管繼電器成本很底；但是繼電器盒的安裝成本很高，每個繼電器總的成本，其中包括購買零件、配線和安裝工作的成本，大體在30美元到50美元之間不等。更糟糕的事情是，控制面板需要經(jīng)常不斷的更改。對于繼電器來說，這是一個昂貴的事實(shí)。因?yàn)檫@一更改過程需要大量的勞動在控制面板上重新接線。此外，這些變化有時很少備有證明文件的。這就使以后的再次維護(hù)工作成為很頭疼的事。按照這樣考慮，丟棄整個舊的控制面板，同意使用一個適合的新的控制過程方式的相匹配的接線元件的控制面板，也是很常見的事情。這就給這些系統(tǒng)的維護(hù)成本增加了不可預(yù)知的、潛在的高成本。正如在昂貴的電動車生產(chǎn)線上一樣。越來越清楚地認(rèn)識到要使系統(tǒng)更可靠，更容易排除故障，更適合不斷變化的控制過程需要，就必須改進(jìn)控制過程。在20世紀(jì)60年代，出現(xiàn)了第一個可編程控制器。這是第一個“革命性”的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是按照美國汽車制造工業(yè)的特定要求開發(fā)研制出來的。這些早期的控制器，即可編程邏輯控制器（PLC）是能應(yīng)用于工廠車間的最早系統(tǒng)。這些控制器再不需要大量重新接線或改變元件的情況下能夠作“邏輯”變化，一旦出現(xiàn)問題，它能夠很輕易地診斷和修補(bǔ)。觀察可編程控制器在最近15年取得的進(jìn)步是很有趣的事情，在20世紀(jì)60年代末期早期的產(chǎn)品或許會使很多人感到驚恐和迷惑不解，例如，維修人員習(xí)慣手動工具，那么對于電子儀器的部件和機(jī)電設(shè)備將會發(fā)生什么呢？改裝過的計算機(jī)代替這些設(shè)備，正如電子器件代替繼電器，甚至設(shè)計出了工具來作為繼電器的替代品。我們現(xiàn)在有機(jī)會來審視一下前景，回顧過去，可編程控制器帶給制造業(yè)的是什么？開關(guān)傳感器照明行程開關(guān)模擬量電磁裝置光電耦合電機(jī)輸入輸出接觸器輸入端口中央處理器（CPU）邏輯存儲器變量存儲器動力供應(yīng)輸出端口編程設(shè)備可編程控制起都包含了基本的功能模塊，為了理解控制系統(tǒng)的關(guān)系，我們將檢查一下每一個模塊。首先，我們看一下中心，它是系統(tǒng)的心臟。中心包括微處理器、存儲當(dāng)前控制邏輯的邏輯存儲器、存儲常變量數(shù)據(jù)的變量存儲器，中西部分具有控制程序執(zhí)行和為微處理器與存儲器提供電力的功能。接著是I/O模塊，它的功能是為CPU提供控制水平信號，并把他們轉(zhuǎn)化為適合連接工廠級別的傳感器和調(diào)節(jié)器的標(biāo)準(zhǔn)電壓和電流。I/O類型可以是數(shù)字信號、模擬信號或是應(yīng)用于某一定特定應(yīng)用的“智能”I/O。程序員通常僅需編寫程序，而不需要考慮程序在系統(tǒng)中的運(yùn)行。他也可以用來發(fā)現(xiàn)并修理系統(tǒng)故障，在檢查系統(tǒng)故障的確切原因發(fā)面是個很有用的設(shè)備。在這里提到的設(shè)備代表了與I/O連接的各種傳感器和調(diào)節(jié)器，它門是系統(tǒng)的手臂、腿、眼睛和耳朵，其中包括按鈕、限制開關(guān)、行程開關(guān)、光敏元件、熱電偶、位置傳感器，作為輸入的讀卡機(jī)、標(biāo)燈、顯示設(shè)備、發(fā)動機(jī)、DC和AD驅(qū)動器、螺線管和作為輸出的打印機(jī)。適應(yīng)性控制系統(tǒng)適應(yīng)性控制系統(tǒng)是一種自動調(diào)整其參數(shù)以補(bǔ)償過程特性的相應(yīng)變化的系統(tǒng)。簡而言之，該系統(tǒng)可以“適應(yīng)”過程的需要。當(dāng)然，必須有一些作為適應(yīng)程序依據(jù)的原則。為被調(diào)量規(guī)定一個數(shù)值（即設(shè)定值）是不夠的，因?yàn)橐獫M足這一指標(biāo)。不僅需要適應(yīng)性控制。還必須另外規(guī)定被調(diào)量的某種“目標(biāo)函數(shù)”。這是一個決定需要何種特殊形式的適應(yīng)性控制的函數(shù)。一個給定過程的目標(biāo)函數(shù)可能是被調(diào)量的衰減度。因而，實(shí)質(zhì)上有兩個回路，一個回路靠被調(diào)量操作，另一個則依賴其衰減度。由于衰減度標(biāo)志著回路動態(tài)增益，因此這種系統(tǒng)被稱為動態(tài)適應(yīng)性系統(tǒng)。也有可能為一個過程規(guī)定一個靜態(tài)增益的目標(biāo)函數(shù)。為這種指標(biāo)而設(shè)計的控制系統(tǒng)就是靜態(tài)適應(yīng)性系統(tǒng)。實(shí)際上，這兩種系統(tǒng)之間幾乎不存在相似，以至它們在同一名稱“適應(yīng)性”之下，它們的分類已經(jīng)引起了許多混淆。要指出的是，第二個區(qū)別并非是目標(biāo)函數(shù)，而是關(guān)于如何實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性控制的機(jī)理問題。如果對于過程有充分的了解，使得參數(shù)的調(diào)整能夠與那些引起過程性質(zhì)變化的變量有關(guān)系，那么適應(yīng)性控制就可以程序化了。然而，如果必須根據(jù)目標(biāo)函數(shù)的測量值來調(diào)整參數(shù)，則要利用反饋回路實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性控制。這種系統(tǒng)稱為自適應(yīng)系統(tǒng)。ProgrammableLogicControllersInthe1960s,electromechanicaldevicesweretheorderofthedayasfarascontrolwasconcerned.Thesedevices,commonlyknownasrelays,werebeingusedbythethousandstocontrolmanysequential-typemanufacturingprocessesandstand-alonemachines.Manyoftheserelayswereinuseinthetransportationindustry,morespecifically,theautomotiveindustry.Theserelaysusedhundredsofwiresandtheirinterconnectionstoaffectacontrolsolution.Theperformanceofarelaywasbasicallyreliable-atleastasasingledevice.Butthecommonapplicationsforrelaypanelscalledfor300to500ormorerelays,andthereliabilityandmaintenanceissuesassociatedwithsupportingthesepanelsbecameaverygreatchallenge.Costbecameanotherissue,forinspiteofthelowcostoftherelayitself,theinstalledcostofthepanelcouldbequitehigh.Thetotalcostincludingpurchasedparts,wiring,andinstallationlabor,couldrangefrom3050perrelay.Tomakemattersworse,theconstantlychangingneedsofaprocesscalledforrecurringmodificationsofacontrolpanel.Withrelays,thiswasacostlyprospect,asitwasaccomplishedbyamajorrewiringeffortonthepanel.Inaddition,thesechangesweresometimespoorlydocumented,causingasecond-shiftmaintenancenightmaremonthslater.Inlightofthis,itwasnotuncommontodiscardanentirecontrolpanelinfavorofanewonewiththeappropriatecomponentswiredinamannersuitedforthenewprocess.Addtothistheunpredictable,andpotentiallyhigh,costofmaintainingthesesystemsasonhigh-volumemotorvehicleproductionlines.Anditbecameclearthatsomethingwasneededtoimprovethecontrolprocess-tomakeitmorereliable,easiertotroubleshoot,andmoreadaptabletochangingcontrolneeds.Thatsomething,inthelate1960s,wasthefirstprogrammablecontroller.Thisfirst”revolutionary”systemwasdevelopedasaspecificresponsetotheneedsofthemajorautomotivemanufacturersintheUnitedStates.Theseearlycontrollers,orProgrammableLogicControllers(PLC),representedthefirstsystemsthatcouldbeusedonthefactoryfloor,couldhavethere“l(fā)ogic”changewithoutextensiverewiringorcomponentchanges,andwereeasytodiagnoseandrepairwhenproblemsoccurred.Itisinterestingtoobservetheprogressthathasbeenmadeinthepast15yearsintheprogrammablecontrollerarea.Thepioneerproductsofthelate1960smusthavebeenconfusingandfrighteningtoagreatnumberofpeople.Forexample,whathappenedtothehardwiredandelectromechanicaldevicesthatmaintenancepersonnelwereusedtorepairingwithhandtools?Theywerereplacedwith“computers”disguisedaselectronicsdesignedtoreplacerelays.Eventheprogrammingtoolsweredesignedtoappearasrelayequivalentpresentations.Wehavetheopportunitynowtoexaminethepromise,inretrospect,whattheprogrammablecontrollerbroughtmanufacturing?開關(guān)傳感器照明行程開關(guān)模擬量電磁裝置光電耦合電機(jī)INPUTCENTEROUTPUT接觸器AllprogrammablecontrollersconsistofthebasicfunctionalblocksshowninFigure10.1.Wewillexamineeachblocktounderstandtherelationshiptothecontrolsystem.Firstwelookedatthecenter,asitistheheartofthesystem.Itconsistsofamicroprocessor,logicmemoryforthestorageoftheactualcontrollogic,storageorvariablememoryforusewithdatathatwillordinarilychangeasafunctionofthecontrolprogramexecution,andapowersupplytoprovideelectricalpowerfortheprocessorandmemory.NextcomestheI/Obloke.ThisfunctiontakesthecontrollevelsignalsfortheCPUandconvertsthemtovoltageandcurrentlevelssuitableforconnectionwithfactorygr