IPC和PLC概述

工控机（IPC）和PLC

一、概述

在工业自动化领域，PLC和工控机是人们不得不提的两类控制设备，它们是大多数自动化系统的基础设备。PLC和工控机的最新技术发展是工程师对设备应用性能要求的完美体现：控制器的硬件标准化，以及用户的各种控制要求通过软件来进行改变。

PLC就是一种利用计算机原理为顺序控制专门设计的、通用的、使用方便的装置。它采用了专用设计的硬件，而使用性能都是通过控制程序来确定的。

工控机则是利用了个人计算机的PCI总线和PC/104总线、采用功能板卡扩展控制I/O点来实现计算机控制的一种方便的控制设备。它具有工业现场应用特性，同时又极大地利用了PC机的软件环境，用户可以方便地选择各制造商提供的产品。

PLC和工控机目前的技术发展水平已大大超过其出现时技术水平，并各自定位在不同的层面。PLC适合低成本自动化项目和作为大型DCS系统的I/O站，工控机在中规模小范围自动化工程中有很好的性能价格比，当然这种定位也不是绝对的。据预测，2000年我国工业自动化的市场规模达170亿至207亿人民币，其中工控机占40亿左右、PLC占30亿左右，再加上

DCS系统、FCS系统和NCC系统（占60亿）中使用的PLC和工控机，可以看出其在工业自动化领域中举足轻重的作用。这两类控制设备在各领域的自动化中扮演了不可缺少的角色。图1给出了某自来水厂工业控制系统的典型结构图，其中采用了PLC作为I/O控制站、工控机作为监控机。

图1 工业控制系统的典型结构图

目前，PLC的主流厂商有A-B、Siemens和Modicon等。工控机的主流厂商有上海康泰克、北京康拓和研华、艾讯等。

PLC和工控机在其技术发展的历程中，为了适合工业现场应用的需要和用户二次开发的需要，都积极地发展高可靠性、网络化和高性能的用户开发软件方面的技术性能。以下将重点介绍PLC和工控机在硬件、软件和网络方面技术应用现状和发展趋势。

二、PLC和工控机的硬件技术现状和发展

PLC和工控机的最终用户为冶金、采矿、水泥、石油、化工、电力、机

械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保等行业，其主要的用途为：

1、顺序控制

顺序控制是应用最广泛的领域，它包括单机控制、多机群控制、自动生产线控制，如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配机械、包装生产、电镀流水线和电梯控制等。

2、运动控制

应用在电力拖动系统或伺服电机的单轴或多轴位置控制。

3、过程控制

采用模拟量模块能控制物理参数，例如温度、压力、速度和流量等，并提供PID等闭环控制的功能。

4、数据处理

可以支持数控机床的控制和管理、多轴控制等。

由于自动化系统的要求日益提高，传统的提供I/O点服务的PLC和工控机已经无法满足复杂的工艺要求。因此，PLC和工控机在硬件系统上有了根本的变化。

PLC系统在模块上的技术发展有：

1、处理器模块

配备大容量内存，为满足实时控制的要求而优化设计，除了一般的I/O 扫描和控制、远程数据交换外，支持大型的集成控制、通讯、并行运算、处理器独立后台程序和处理器输入中断等功能。如A-B公司的ControlLogix 处理器模块在它的内核中设计有通信功能，借助于它的无源数据总线，系统的瓶颈得以消除。这种灵活的结构允许多个处理器、网络以及I/O在一个机架中搭配使用而没有限制。

2、信息协处理器模块

读取主处理器的数据表和状态文件，或通过高级语言程序将数据写入主处理器，程序可以在实时多任务环境下以及独立于PLC处理器的方法，单独在协处理器中运行。

3、高级语言协处理器

通过C和Basic的接口来进行复杂的计算和算法实现。

4、网络适配模块

在现场总线与处理器之间提供通讯接口，以便PLC处理器和I/O模块进行远程的数据交换。

5、具有特殊功能的I/O模块

如A-B公司在其产品中提供了智能变送器模块、温度控制模块、称重模

块、开环速度控制模块、塑料制造模块、力矩控制模块、绝对编码模块、可组态流量计模块、电流同步模块等。这些模块的设计考虑了特殊行业的需要，使得复杂的控制功能以模块化的方式得以解决，提高了可靠性和专业水平。

同样，工控机也从I/O板卡的基础上飞速向前发展，大规模集成电路和计算机本身的革命性发展给工控机提供了舞台。工控机系列产品除了全系列的I/O板卡外，还发展了一体化工作站、带电子盘的工控机、远程RTU、适用于仪表行业的微型工控机、适用于视频和多媒体行业的工控机、适用于通讯行业的带监控液晶屏的工控机、与PLC合一的特殊工控机以及防爆型工控机。

工业现场的应用环境要求PLC和工控机具有很高的可靠性，而可靠性是靠电磁兼容特性（EMC）和容错技术来保证的。PLC和工控机要经过严格的电磁兼容检测，如辐射敏感度检测、谐波/电压波动/电压骤降检测、静电/快速脉冲/雷击检测、电磁干扰检测等。EMC保证了设备在本质上的抗干扰特性。但是，要保证控制设备不出故障是不可能的。因此，采用容错设计的系统对要求不能停机、不能失控的高可靠系统是十分重要的。目前重要的容错设计技术有Watchdog和双机热备（包括主机、模块和通讯介质的热备）。热备系统的工作对用户来说是透明的：即当故障发生时，所有对故障点的切除和数据的备份都是在最短的控制周期内自动完成的。此项技术的完成包括了设备硬件和软件二个方面。图2给出了PLC双机冗余系统的

结构。

图2 PLC双机冗余系统结构

三、PLC和工控机的软件特性

PLC、工控机和现场总线为工业自动化提供了很好的底层控制硬件基础。随着软件技术的迅猛发展，控制软件不再是单调的数字和菜单操作界面，而是图形化的人机交互工具。好的工控软件包括了从底层的数据采集、数据库、控制逻辑运算到高层的人机图形界面(MMI)。这里，我们从工控软件体系结构而不是个别软件功能的角度介绍PLC和工控机的应用软件应该具备的特性。

微软为制造业的分布式网络结构提出了一个功能强大的概念，它包括了企业资源规划（ERP）和制造资源规划（MRP）的主要功能、控制、人机界面与数据采集和监控（SCADA）、制造执行系统（MES）、批量控制与设备

界面等，但它们同时增加了用户成本以及共享数据的难度。

因此，在1998年，微软公司引入了Windows分布式互连网络应用的概念，简称Windows DNA。它是在企业内将各种商业应用软件进行无缝连接的一种结构。这种结构可以使制造业的软件开发商开发出强壮的、具有多种特性的产品，并使最终用户将其各自独立的制造和商业软件应用集成到一个数字神经系统中去。

各个控制设备生产厂家如罗克韦尔自动化公司，通过其产品和与微软的合作，正在将Windows DNA结构引入制造业。这些公司在制造业软件开发过程中具有自己的策略框架，如罗克韦尔互联网应用结构，或称RNA，就是与微软提出的为企业定义的DNA结构紧密平行的一种。

建立在微软的Windows NT和Windows 9X操作系统和用户接受的微软Office套件、微软BackOffice工具的基础上，微软公司于1998年引入了DNA结构。Windows DNA立刻被采纳为连接在一个单独的企业分布式大系统中多种产品的策略结构。

DNA包含了传统的计算机系统并允许组成可变结构的Client/Sever系统，该系统可以提高技术等级以及进行应用革新。Windows DNA的关键元素包括工具、集成存储、商务过程、用户界面和导航。

更详细地说，DNA具有如下特征：

∙公共的操作系统和网络；

∙公共数据访问；

∙BackOffice工具和服务；

∙公共的应用底层结构；

∙与微软的Office应用集成；

∙强有力的开发工具；

∙可遗传的系统集成工具；

正如微软定义的那样，制造业的Windows DNA包含了企业资源规划/制造资源规划，控制(不论其为分布式、基于PC的或PLC)、人机接口和SCADA，制造执行系统、批处理和设备接口。没有制造业的DNA，那么在这些应用功能之间的鸿沟只能由用户界面和驱动设备来填补。这将会使业主系统的成本增加，并且由于数据格式问题而很难共享数据。

早在80年代中期，罗克韦尔自动化在其CIM版本中首先确定了将工厂底层与上位计算机系统连接的需求。但是，直到现在实现以上概念的软件和硬件的核心技术才成熟，它们包括商业方面的应用如数据采集和监控、人机界面（HMI）、批量控制（Batch）、MES、ERP接口、基于PC总线的控制和通讯。

以RNA结构为例，它包括了：

1、操作系统平台

包括了从最早的Win3.1环境的人机界面和编程软件到Windows NT开发全功能人机界面。随着Windows CE的到来，一些公司正计划提供基于CE

的全套的PLC编程、人机界面和控制软件。

2、COM和DCOM

建立COM（组件对象模型）和DCOM（分布式组件对象模型）使得产品具有互操作性、扩展性和灵活性。COM与其它工控软件产品的结合增加了提供集成套装软件（ProcessPak和ControlPak）的能力，还增加了各独立软件的模块化程度和促进某公司产品与其它厂家产品的集成能力。例如，罗克韦尔软件RS SQL是一个数据登入和传送处理的系统，采用COM技术提供连接控制系统和企业数据库系统的双向联系，是支持制造业DNA数据库环境的版本。

3、Visual Basic的应用

微软认为VB是在DNA框架内实现内部集成的关键技术。VBA为DNA结构提供了三大益处，首先，它为最终用户提供不需要学习特定语言而能编制自己的实际应用程序的标准方法；其次，VBA提供了多个应用间共享数据或集成功能的方法，例如，它允许人机界面软件可以利用微软的Excel表格的功能，这是一个系统模型公司的产品，具有计算功能和生产计划功能；最后，最终用户如将内嵌VBA产品集成到基于DNA的制造信息系统，它能够使目前工业界众多使用VB作为系统快速开发工具的工程师们提升其软件产品。

4、ActiveX

ActiveX技术的应用日益广泛，许多厂商推出的产品都支持ActiveX。罗克韦尔软件公司首先为制造工业的应用软件引入了ActiveX技术，并且是第一个授权的软件开发商，同时能将VBA嵌入到核心产品中去。

5、OPC－过程控制OLE

DDE是微软为front-office应用开发的共享小量相对不变的数据的技术。与DDE不同，过程控制OLE技术面向制造环境的控制性能、结构和可靠性而设计。微软的制造业DNA确定了设备、控制应用和商业应用间应该具有开放性和互操作性接口特征（OPC）。罗克韦尔是OPC组织制定者和主要开发者。OPC负责建立基于COM技术的应用规范，它允许所有的应用程序采用同样的基于COM技术的接口去访问数据，简化了数据的采集和共享方法。

根据以上要求采用了制造业DNA的许多技术后，罗克韦尔还提供面向企业和工业的集成软件包，如用于批量控制的RSBatch、RSView32、RSLogix 等可用于对功能框图进行编程。它们也利用COM集成、VBA和OPC为应用间提供互操作性和与企业的其它层连接。控制软件包还为连接I/O、PC总线的控制、编程、VBA和COM对象提供相同的互操作性。

制造业信息技术的最高境界是采用无缝连接、投资有效、规模灵活和兼顾未来的发展的思想并在企业内共享从工厂底层采集的数据。RNA的技术保证了其用户用他们的现有软件去实现基于DNA的环境。只有当企业能够得到足够的信息以制定更好的决策、将其供应渠道和运作结合起来，才能使其

整个系统更接近用户。虽然计算机硬件和网络技术已有很大发展，在软件领域仍还有很多的工作要做。

四、PLC和工控机的网络特性

现场总线技术是工业自动化最深刻变革之一。PLC和工控机采用现场总线后可方便地作为I/O站和监控站连接在DCS系统中。现场总线是一种取代4～20mA标准，用于连接智能现场设备和控制设备的双向数字通讯技术，现场总线具有开放性和互操作性，它使得一些控制功能下移到现场设备中。

现场总线还可以处理复杂的事情：本质安全、危险场合、多变量的过程以及法规要求严格的环境。PLC和工控机采用现场总线有以下益处：

1、互操作性

互操作性定义为在没有任何功能损失的条件下，不同厂家的多个设备可以工作在一个系统中，互操作性允许工厂工程师可在相同的现场总线中集成不同厂家的设备，也允许工程师用别的厂家的设备来替换一台现场总线设备。

2、更低的安装费用

现场总线将极大地降低工厂最初的费用，包括简化接线、更少的接线端子排和简化了的仪表选型。此外，减少的费用还有：简化了图纸、简化了控制系统的工程实施、减少了用于连线、接线柜和接线盒的费用。通过把控制功能转移到现场，控制系统的费用也降低了：减少了DCS所需的空间，

减少了控制系统的I/O点数，减少了机柜的空间和I/O接线端子排。现场总线将能提供在线的远方数字通讯，可用来实现更快的调试、更快的诊断，降低安装和调试设备的人工费用。

3、更低的维护费用

现场总线将扩大操作人员观察整个过程的视角，这样，可以方便和有效地进行维护和过程管理，加快查找和消除故障的速度。现场总线可以实现在线诊断，更方便的标定和预测维护性。

4、改进性能

随着控制功能从DCS转移到单独的控制回路，由于就地控制更快，更准确，系统的集成度和可靠性也增加了。现场总线还能充分利用具有多传感器设备的优点，因为在一对导线上允许多个信息流动。

由于现场总线使得更容易从现场获取设备信息，工厂操作员和管理人员能够对其过程进行更严格的控制，从而改进性能、增加过程的可用性和一致性。

现场总线不仅是一种信号通讯协议，还是一种全新的控制过程的方法。目前，在PLC和工控中使用的主流现场总线协议有西门子的ProfiBus，罗克韦尔自动化的ControlNet和DeviceNet以及基金会现场总线FF等。以下以ControlNet和DeviceNet为例介绍工业自动化中的网络体系结构和通讯技术。

控制网（ControlNet）是近年来推出的一种新的面向控制层的实时性现场总线网络，在同一物理介质链路上提供时间关键性I/O数据和报文数据，包括程序的上载/下载，组态数据和点对点的报文传递等通讯支持，是具有高度确定性、可重复的高速控制和数据采集的网络，I/O性能和端到端通讯性能都较传统网络有较大提高。

ControlNet是基于生产者/消费者（Producer/ Consumer）模式的网络，允许在同一链路上有多个主控制器共存，支持输入数据或点对点信息的多路发送，大大减少了网络上的交通量，提高了网络效率和网络性能。

ControlNet 是高度确定性、可重复的网络。所谓确定性就是预见数据何时能够可靠传输到目标的能力，而可重复性则是指数据的传输时间不受网络节点添加/删除情况或网络繁忙状况影响而保持恒定的能力。在实际应用中，通过网络组态时选择性设定有计划I/O分组或互锁时间，这些要求能得到更进一步的保证。因此，ControlNet非常适用于一些控制关系有复杂关联，要求控制信息同步、协调实时控制、数据传输速度要求较高的应用场合。如协同工作的驱动系统，焊接控制，运动控制，视觉系统，复杂的批次控制，有大量数据传送要求的过程控制系统，有多个控制器和人机界面共存的系统等。对于有多个基于PC的控制器之间，不同PLC之间或PLC 和DCS之间存在通讯要求的场合， ControlNet非常适用。 ControlNet允许多个各自拥有自己独立或共享的I/O的控制器之间相互通讯或以灵活的互锁方式组织。由于其突出的实时性、确定性、可选的本征安全等特性，

越来越多地应用于过程控制等要求较高的应用场合。

ControlNet是开放的现场总线，截止1999年底在全世界范围内已经拥有包括Rockwell Autom-ation、ABB、Honeywell等近70家著名厂商组成的成员单位，由独立国际组织——控制网国际（ControlNet International）负责管理，该组织旨在维护和发行ControlNet技术规范，管理成员单位的共同的市场推广工作。同时提供各个厂商产品之间的一致性和互操作性测试服务，保证 ControlNet的开放性。

控制网的通讯是基于一种全新的通讯模式：生产者/消费者通讯模式。工业控制要求控制网络提供越来越高的生产率、更高的系统性能，同时又提供确定性的、可重复的、可估计的设备间通讯。单纯提高波特率或单纯提高协议效率，都不能从根本上解决问题。传统的网络通讯模型是源/目的型或者称点到点的通讯方式，这种方式的优点是通讯的内容和形式都十分明确，在传送的报文中都包含了明确的源和地址信息，但是在源/目的网络模式下，当同一数据源上的数据向网络上其它多个节点发送数据时，必须经过多次才能实现，这就大大增加了网络的负担，降低了通讯的效率。另外，由于数据到达不同网络节点的时间可能因网络上节点数目的不同而变化，不同节点之间的同步就变得困难，通讯的实时性不能得到保障。

不同于以往的通讯模式，生产者/消费者模式允许网络上的不同节点同时存取同一个源的数据。在生产者/消费者模式下，数据被分配一个唯一的标识，根据具体的标识，网络上多个不同的节点可以接收到来自同一发送者

的数据，其结果是，数据的传输更为经济，每个数据源一次性把数据发送到网络，其它节点选择性的收取这些数据，不浪费带宽，提高了系统生产率，通讯效率提高，数据只须产生一次，不管有多少个节点需要接收这个数据。数据经过同样的时间传送到不同的节点，可以实现通讯的精确同步。

DeviceNet是一种用于连接工业设备(如限位开关、光电传感器、阀门、电动机启动器、过程传感器、条型码读入器、变频器、屏幕显示和操作界面等)与网络的现场总线，其特点是成本低、开发容易、支持的厂家多并且不需要昂贵的连接线路。

DeviceNet是一个开放式的协议，它最初是由美国罗克韦尔自动化公司开发应用。目前，DeviceNet技术属“开放DeviceNet厂商协会”归ODVA 组织(Open DeviceNet Vendor Associaiton)所有和推广。ODVA在世界范围拥有300多家著名自动化设备厂商的会员（如罗克韦尔自动化、ABB、欧姆龙）。中国的ODVA组织由上海电器科学研究所牵头成立，目前正积极推广该技术。设备厂商只要参加ODVA组织，就可以得到有关DeviceNet协议标准，还可以加入产品讨论组来得到产品开发的帮助。DeviceNet产品的开发并不复杂。设备DeviceNet是基于CAN的技术。作为一种串行通讯技术，CAN是80年代中后期适应汽车控制网络化要求而产生并迅速发展起来的，并已成为开放的国际标准通讯协议（ISO 11898），在包括工业自动化在内的众多领域得到了广泛的应用。

DeviceNet在1994年问世，1995年成为开放协议，并由ODVA负责推广，

在北美及亚太地区都有日益广泛的应用。DeviceNet网络介质可采用五线制电缆，它包括了二条信号线，二条24V电源线和一条屏蔽线。DeviceNet设备可以从网络上直接获得电源，并能在线地从网络上连接和切下设备。

DeviceNet的应用优点有：

∙它是一种支持多方厂家产品互操作的开放式通讯标准；

∙能快速方便地安装；

∙是一种考虑未来的设计，能根据扩展和变化需要来方便地增加功能；

∙由设备内部的智能机制提高运行效率；

∙通过数据生成源/消费源通讯结构提供高效的带宽；

∙可不断电地在线对设备组态和增加设备。

现场总线网、智能化设备仪表的发展，不可避免地影响着DCS的体系结构，现在可以看到的一个明显的趋势是DCS的进一步分散化。传统的DCS，在I/O控制站这一层仍然是一个集中式的结构，有些系统出于成本或其它方面的考虑，将I/O控制站的规模做得很大。这种考虑包括：高性能CPU

的价格己降得很低，为了充分发挥CPU的能力，可以将一个I/O控制站的点数、回路数扩充，以降低成本。但是这种设计提高了危险性的集中度，如果为了提高可靠性增加冗余措施，系统成本仍然会上升，因此并不是一个理想的解决方案。从当前的发展趋势看，利用现场总线网和智能化设备、智能化仪表，加上通用的工控机完全可以组成一个小型的DCS，这就对传统

的DCS提出了挑战，因为基于现场总线网的DCS具有很多优越性，无论从系统的成本上、可靠性上，安装使用、维护的方便性及可扩充性上都有很大的优势。那么，传统的DCS将如何发展才能接受这个挑战呢？

答案是明确的，只有在I/O控制站这一层进一步分散化，采用现场总线网技术，形成以现场总线网基础的、以智能I/O模块构成的分布式控制站。也就是说，将过去DCS中集中式的I/O控制站变成分布式的控制站，在传统DCS网络的下一层再引入一层现场网络，形成设备级网络、控制级网络和管理级网络这样三层网络结构，以此来满足不断提高的应用需求。

DCS在形成了三层网络结构以后，基本控制单元深入到了设备控制这一级，向上，DCS的功能延伸到管理控制级，逐步形成了一个较完整的控制、管理一体化的体系结构。

图3给出了一个典型的工业自动化系统的三层网络结构，其低层是以DeviceNet现场总线将设备、PLC的远程I/O点连接在一起的设备层、中间是以ControlNet（或DH+、DH485等）将PLC、工控机以及操作员界面连接在一起的控制层网络，而上层的Ethernet以PC或工作站为主完成管理和信息服务任务。三层网络各司其职，代表了工业控制的典型结构。

图3 典型工业自动化系统的网络结构

五、结论

随者微机的软硬件技术和网络通讯技术的飞速发展，工业自动化领域发生了革命性的技术进步。而PLC及工控机作为工业控制的设备基础，通过技术的不断革新，在工业控制中的地位日益加强，并且成为实现工业控制技术进步的主要工具。

PLC与单片机、PC、工控机的区别

一、PLC与单片机的本质区别 想搞清楚PLC与单片机有什么不同，在网上搜了下有许多各种各样的答案，容易看晕。综合起来分析，我认为PLC与单片机的差别有以下几点：1．PLC是应用单片机构成的比较成熟的控制系统，是已经调试成熟稳定的单片机应用系统的产品。有较强的通用性。 2．而单片机可以构成各种各样的应用系统，使用范围更广。单就“单片机”而言，它只是一种集成电路，还必须与其它元器件及软件构成系统才能应用。 3.从工程的使用来看，对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC快捷方便，成功率高，可靠性好，但成本较高。 4．对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定。 从本质上说，PLC其实就是一套已经做好的单片机(单片机范围很广的)系统，核心是单片机。（打个比方，就好像衣服的核心是布料，衣服买来就能穿，布料呢？） 但PLC也有其特点：PLC广泛使用梯形图代替计算机语言，对编程有一定的优势。你可以把梯形图理解成是与汇编等计算器语言一样，是一种编程语言,只是使用范围不同!而且通常做法是由PLC软件把你的梯形图转换成C或汇编语言(由PLC所使用的CPU决定),然后利用汇编或C编译系统编译成机器码!PLC运行的只是机器码而已.梯形图只是让使用者更加容易使用而已. 当然也可以用单片机直接开发控制系统,但是对开发者要求相当高(不是一般水平可以胜任的),开发周期长,成本高(对于一些大型一点的体统你需要做实验,印刷电路板就需要一笔相当的费用,你可以说你用仿真器,用实验板来开发,但是我要告诉你,那样做你只是验证了硬件与软件的可行性,并不代表可以用在工业控制系统,因为工业控制系统对抗干扰的要求非常高,稳定第一,而不是性能第一,所以你的电路板设计必须不断实验,改进).当你解决了上述问题,你就发现你已经做了一台PLC了,当然如果需要别人能容易使用，你还需要一套使用软件,这样你可以不需要把你的电路告诉别人。你也不可能告诉别人。

IPC和PLC概述

工控机（IPC）和PLC 一、概述 在工业自动化领域，PLC和工控机是人们不得不提的两类控制设备，它们是大多数自动化系统的基础设备。PLC和工控机的最新技术发展是工程师对设备应用性能要求的完美体现：控制器的硬件标准化，以及用户的各种控制要求通过软件来进行改变。 PLC就是一种利用计算机原理为顺序控制专门设计的、通用的、使用方便的装置。它采用了专用设计的硬件，而使用性能都是通过控制程序来确定的。 工控机则是利用了个人计算机的PCI总线和PC/104总线、采用功能板卡扩展控制I/O点来实现计算机控制的一种方便的控制设备。它具有工业现场应用特性，同时又极大地利用了PC机的软件环境，用户可以方便地选择各制造商提供的产品。 PLC和工控机目前的技术发展水平已大大超过其出现时技术水平，并各自定位在不同的层面。PLC适合低成本自动化项目和作为大型DCS系统的I/O站，工控机在中规模小范围自动化工程中有很好的性能价格比，当然这种定位也不是绝对的。据预测，2000年我国工业自动化的市场规模达170亿至207亿人民币，其中工控机占40亿左右、PLC占30亿左右，再加上

DCS系统、FCS系统和NCC系统（占60亿）中使用的PLC和工控机，可以看出其在工业自动化领域中举足轻重的作用。这两类控制设备在各领域的自动化中扮演了不可缺少的角色。图1给出了某自来水厂工业控制系统的典型结构图，其中采用了PLC作为I/O控制站、工控机作为监控机。 图1 工业控制系统的典型结构图 目前，PLC的主流厂商有A-B、Siemens和Modicon等。工控机的主流厂商有上海康泰克、北京康拓和研华、艾讯等。 PLC和工控机在其技术发展的历程中，为了适合工业现场应用的需要和用户二次开发的需要，都积极地发展高可靠性、网络化和高性能的用户开发软件方面的技术性能。以下将重点介绍PLC和工控机在硬件、软件和网络方面技术应用现状和发展趋势。 二、PLC和工控机的硬件技术现状和发展 PLC和工控机的最终用户为冶金、采矿、水泥、石油、化工、电力、机

PLC原理及应用(讲义)

第一章． PLC 概论 可编程序控制器(Programmable Controller)简称PC ，为了避免同个人计算机（Personal Computer ，简称PC ）混淆，现在一般将可编程序控制器简称为PLC （Programmable Logic Controller ）。 PLC 从诞生至今已有30多年，发展势头异常迅猛，已经成为当代工业自动化领域中的支柱产品之一。特别是随着计算机技术和通信技术的发展，PLC 的应用领域逐步扩大，应用前景十分看好。 第一节． PLC 的产生 传统的控制系统（特别是1969年以前，那时PLC 还未出现）中主要元件是各 种各样的继电器，它可以可靠且方便地组成一个简单的控制系统。例1-1： 但随着社会的进步，工业的发展，控制对象越来越多，其逻辑关系也越来越复杂，用继电器组成的控制系统就会变得非 常庞大，从而造成系统的不稳定和造价昂贵。主要表现在：①当某个继电器损坏、甚至继电器的某触点接触不良都会影响系统的运行；②继电器本身并不太贵，但控制柜内元件的安装和接线工作量极大，造成系统价格偏高；③产品需要不断地更新换代，生产设备的控制系统不断地作相应的调整。但对庞大的系统而言，日常维护已很难，再作调整难度更大。 鉴于以上问题，1968年美国通用汽车公司(General Motors)向传统的继电器控制系统提出了挑战：设想是否能用一种新型的控制器，引入这种控制器后可使庞大的系统减小，并且能方便地进行修改、调整。按照这个宗旨，该公司向外公开招标，提出如下十大指标： L L KM 图1-1 电机控制

①. 编程简单，可在现场改程序；②. 维护方便，最好是插件式； ③. 可靠性高于继电器控制柜；④. 体积小于继电器控制柜； ⑤. 成本低于继电器控制柜；⑥. 可将数据直接输入计算机； ⑦. 输入可以是市电(AC110v)；⑧. 控制程序容量≥4KB； ⑨. 输出可驱动市电2A以下的负荷，能直接驱动电磁阀； ⑩. 扩展时，原有的系统仅作少许更改。 这次招标引起了工业界的密切注视，吸引了不少大公司前来投标，最后DEC 公司一举中标，并于1969年研制成功第一台PLC，当时命名为PC(Programmable Logic Controller)。这台PLC投运到汽车生产线后，取得了极为满意的效果，引发了效仿的热潮，从此PLC技术得以迅猛的发展。 第二节．PLC的定义及其术语 一．定义 严格地讲，至今对PLC没有最终的定义。 国际电工委员会（IEC）1985年在可编程序控制器标准草案（第二稿）中作了如下的定义：“可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境条件下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备都应按易于使工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。” 美国电气制造协会（NEMA）1987年作的定义如下：“它是一种带有指令存储器、数字或模拟I/O接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。” IEC(国际电工委员会)在标准草案中，将这种装置定义为可编程序控制器(Programmable Controller)，简称PC。为了避免同个人计算机混淆，现在一般将可编程序控制器简称PLC（Programmable Logic Controller） 二．常用术语 1 点数(I/O Points) 指能够输入/ 输出开关量、模拟量的总个数。一般是4或8的倍数。 2 扫描周期是指PLC执行系统监控程序、用户程序、I/O刷新一次所用的时间。它直接反映PLC的响应速度，因此是PLC的重要指标之一，其单位是ms/kw

关于PLC的认知及AB系列PLC的了解

PLC-可编程逻辑控制器 一，PLC的概念 二，可编程控制器的产生 1969年 DEC公司研制出了第一台可编程控制器 1971年日本开始生产可编程控制器 1973年欧洲开始生产可编程控制器 可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十世纪七十至八十年 代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC；加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程 序逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller），为了方便，仍简称PLC 为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。 三，可编程控制器的发展 现在已有第五代PLC产品。在八十年代至九十年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。由于PLC人机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场（过程控制）并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC（IPC）的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占 了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度总的说是渐缓。目前全世界有200多 厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。近年来在 电力行业PLC逐渐显示出了其他产品不可替代的优势 我国市场上流行的有如下几家PLC产品：施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品；2005年，Te 又推出了最新产品罗克韦尔公司（包括AB公司）PLC产品，目前有SLC、MicroLogix、ControlLogix等产品；西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品； GE公司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。

PLC说明书

机电传动课程设计说明书 指导教师王伟 姓名：王家鹏 班级： 081412 学号： 10 专业：机械设计制造及其自动化 组别：第二十组 日期： 2010年12月30日 成绩：

目录 前言 (3) 摘要 (4) 第一部分 PLC概述 (5) 设计任务书 (15) 第二部分 全自动洗衣机中的元器件选择 (18) 控制方案及控制过程 (19) 梯形图 (22) 控制程序编程 (25) 总结 (28) 参考文献 (29)

前言 随着科学技术的不断进步，整个社会自动化水平和信息化水平不断提高，社会对电气信息类人才的需求也日益迫切，要求也愈加严格，因此在把握理论基础的同时，要更好的掌握相关器件及编程语句的使用对掌握PLC的设计编程有和大的帮助，故实训就变得十分迫切和重要。 本次实训重点掌握了编程软件的使用和操作、联系课本，结合实际将理论知识转变为实际的编程设计，从而加深了知识的印象。 可编程序控制器（ＰＬＣ）是应用十分广泛的微机控制装置，是自动控制系统的关键设备。 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。从上述定义可以看出，ＰＬＣ是一种用程序开改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。 可编程序控制器的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。ＰＬＣ广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，ＰＬＣ在其它领域，例如在民用和家庭自动化中的应用也得到了迅速的发展。

PLC、dcs、fsc控制系统

PLC、DCS、FCS控制系统介绍、特点、及比较 1、PLC控制系统 PLC 可编程控制器即简称PLC(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)，虽然现在仍然称PLC，但已经与原来的实际意义不相符合，并不是最初简单的可编程控制器。PLC的最初定义是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。经过30多年的发展，PLC 已十分成熟与完善，并开发了模拟量闭环控制功能。长期以来，PLC始终在各行各业自动化控制领域得到广泛的使用，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用。主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合当前工业企业对自动化的需要。目前的PLC已经不仅具有早期的逻辑运算功能，而且已经向综合控制方向发展。新型PLC也在不断完善PID 闭环控制功能，其他各种功能也在不断得到改进。PLC已被广泛应用于连续过程的控制领域，而且基于连续过程控制技术的发展趋势正在进一步得到增长。通讯是PLC广泛应用的关键技术，这种技术在PLC领域已经得到扩展。同系统一样，对PLC进行分散化处理已经成为可能，更容易进行管理，以便能够更好地集成在一起。 PLC系统的价格也在逐渐降低。由于PLC系统最小模件单元的价格只在千元左右，甚至更低所以大部分用户已经不再对已损坏的模件修理而是直接更换新的模件，因为修理这样的故障模件也许会花费同样甚至更多的费用。现在一些小型甚至超小型PLC系统已经向工业用户提供了模拟量I/O、PID控制回路、通讯

仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用综述

论文题目：仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用 综述 学院：自动化与电气工程学院 专业班级：自动化071 姓名：赵常博 学号：107031012 指导教师：马连伟 2010年10月17日

仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用综述1.引言 自动控制技术应用系统是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它一般由控制装置和被控对象构成。控制装置可以由各种嵌入式控制器、可编程序控制器、工业控制计算机、分布式控制系统、回路调节器、变频器以及其它技术(如现场总线技术、无线通信技术等)构成；控制对象包括各种电动机、生产单元、生产过程等；过程通道完成控制装置与控制对象之间的信号匹配。控制装置选用不同的技术，就组成了不同的自动控制系统，就出现了如仪表控制系统，PLC控制系统，集散控制系统，现场总线控制系统等主要形式。 由于近几十年来在冶金、石化、纺织、电力、汽车制造等诸多领域的迅速发展，出现了各种不同优势的自动控制系统，而对这些控制系统的研究也层出不穷，虽然其理论基础已比较坚实，但是自动控制系统的研究仍然处于开拓阶段，各种控制系统仍有一定的局限性。所以有必要对各种控制系统模型与特点做一个综述性的分析和讨论。以便学者能更清楚各种控制技术的应用场合。 本文主要介绍近几十年中处于主导地位的自动控制技术。第2部分介绍仪表控制系统与计算机作控制器的IPC模型与特点，第3部分介绍了PLC的系统模型与特点，第4部分介绍了DCS的系统模型与特点，第5部分讨论了FCS在控制系统中重要作用，第6部分给出了控制技术的应用前景，第7部分对本文做了总结。 2.仪表控制系统 仪表控制系统指由模拟式仪表组成的闭环控制系统，控制的作用是保证被控对象的一个最基本的运行单元能够按照预定的参数正常运行。如图 1所示，控制器的输入有两个：设定值和测量值；控制器的输出是对被控过程的控制。被控过程的输出作为控制系统的被控变量，即控制目标，检测元件得到过程的输出值，并作为控制器的测量值送给控制器．用以产生控制量。这样以控制器的输出作为被控过程的输入。而被控过程的输出作为控制器的输入，形成一个闭环。在这个闭环系统中。控制器将根据控制算法处理测量值和设定值的偏差，控制过程减小此偏差，这就是仪表控制的基本功能。 仪表控制系统的特点是各部分的仪表分布于工业现场，系统按预先设定好的控制规律进行工作，控制比较单一。 图 1中用计算机作为控制系统的控制器，则控制系统就是计算机控制系统。此时的计算机称为工业控制计算机，简称工控机(IPC)。计算机用到工业控制中，这时候计算机主要完成两个功能。一个是计算机作为控制器，计算机参与控制同时可以控制几十甚至几百个回路，弥补了仪表控制的分散和控制功能单一，很容易实现复杂的控制。另一个是计算机安装组态软件实现监控功能。该系统的严重缺点是：危险的高度集中，成本高，为了提高计算机的可靠性，一般都采用双机、

PLC工控机

工控机 百科名片 工控机 工控机（Industrial Personal Computer—IPC）是一种加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。 目录 基本简介 工控机定义 1主要结构1、全钢机箱 12、无源底板 13、工业电源 14、CPU卡 15、其他配件 16、适用领域 工控机特点 工控机箱分类 工控机箱内部结构 展开 基本简介 早在80年代初期，美国AD公司就推出了类似IPC的MAC-150工控机，随后美国IBM公司正式推出工业个人计算机IBM7532。由于IPC的性能可靠、软件丰富、价格低廉，而在工控机中异军突起，后来居上，应用日趋广泛

。 工控机的内部结构图 工控机定义 工控机即工业控制计算机，但现在，更时髦的叫法是产业电脑或工业电脑，英文简称IPC，全称Industrial Personal Computer。工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机。IPC的技术特点：1、采用符合“EIA”标准的全钢化工业机箱，增强了抗电磁干扰能力。2、采用总线结构和模块化设计技术。CPU及各功能模块皆使用插板式结构，并带有压杆软锁定，提高了抗冲击、抗振动能力。 3、机箱内装有双风扇，正压对流排风，并装有滤尘网用以防尘。 4、配有高度可靠的工业电源，并有过压、过流保护。 5、电源及键盘均带有电子锁开关，可防止非法开、关和非法键盘输入。 6、具有自诊断功能。 7、可视需要选配I/O模板。 8、设有“看门狗”定时器，在因故障死机时，无需人的干预而自动复位。 9、开放性好，兼容性好，吸收了PC机的全部功能，可直接运行PC机的各种应用软件。10、可配置实时操作系统，便于多任务的调度和运行。11、可采用无源母板（底板），方便系统升级。 主要结构 1、全钢机箱 IPC的全钢机箱是按标准设计的，抗冲击、抗振动、抗电磁干扰，内部可安装同PC-bus兼容的无源底板。 2、无源底板 无源底板的插槽由ISA和PCI总线的多个插槽组成，ISA或PCI插槽的数量和

总线1

1.2 DCS、PLC、IPC和FCS控制系统的特点是什么？ 答：1、DCS控制系统是集中控制，分散管理的控制系统；2、PLC控制通过编程来实现；3、IPC是工业计算机，以模拟量为主，规模不大，要求较强的数据处理能力和打印、显示功能；4、FCS控制系统采用总线通信的拓扑结构，整个系统处在全开放、全数字、全分数的机制平台上。 1.4 现场总线在工业网络中处于什么位置？它的主要作用是什么？ 答：现场总线属于工业网络中控制网络的范畴，在工业网络的功能层次结构中处于最底层是构成整个工业网络的基础。主要作用：1、进行过程数据采集；2、进行直接数字控制；3、进行设备和系统的监测和诊断；4、实施安全性和冗余方面的措施。2.5 什么事异步传输和同步传输？ 答：异步传输：以字符为单位发送数据，一次传送一个字符，每个字符可以是位或8位。在每个字符前要加一个起始位，用来指明字符的开始，每个字符的后面还要加一个终止码，用来指明字符的结束。同步传输：以数据块（帧）为单位进行传输，数据块的组成可以是字符快，也可以是外块。 2.8 令牌总线介质访问方式的实质是什么？ 答：令牌总线介质访问方式是在物理总线上建立一个逻辑环。从物理上看这是一种总线结构的局域网，总线共享的传输介质是总线。从逻辑上看，这是一种环形结构的局域网，连接在总线上的各站点组成一个逻辑环，每个站点被赋予一个顺序的逻辑位置，在这个逻辑环中，令牌一次传递，站点只有取得令牌才能发总帧。 2.11 常用的网络互联设备有哪些？它们的主要作用是什么？ 答：1、中继器（主要用于连接两个相同的网络，负责在两个节点的物理层上传递信息，完成对信号的放大，复制调整等功能）； 2、网桥：完成数据链路层的网络连接，支持不同的物理层，且能互联不同体系的局域网； 3、路由器：实现网络层上多个网络的互联，可互联具有不同物理层和数据链路层的网络，支持不同的网络协议； 4、网关：用于OSI 中第四层及更高层的中继系统，是在不同协议间进行转换的软件应用。 3.1从现场总线的产生过程，深入体会现场总线技术的实质内涵 答：现场总线技术是过程控制技术、仪表技术和计算机网络技术紧密结合的产物，现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式串行、多点通信的数据总线。 3.3简述现场总线的结构特点和技术特点 答：结构特点：基础性、灵活性、分散性 技术特点：开放性、交互性、自治性、适应性 3.4现场总线技术的使用带来了哪些好处？ 答：1）节约硬件数量与投资 2） 节省安装费用 3）节约维护费用 4）提高了系统的控制精度和可 靠性 5）提高了用户的自主选择 权 4.1可以再同一网络中使用 FMS,DP和PA的设备吗？可以， 它们的数据链路层相同 FMS的主站能和DP的主站通信 吗？不能，因为FMS和DP的第 七层不相同 DP主站能控制PA从站吗？能， 因为PA无主站，必须接受DP 主站控制 DP主站能控制FMS从站吗？不 能，因为FMS和DP的第七层不 相同，各自控制各自的从站 能在一个设备中是想一个FMS 主站和DP主站吗？能 4.4什么是GSD文件？它的主要 作用是什么？ 答：GSD文件是可读的ASCII文 件，不能进行修改，它包含用于 通信的通用规范和设备专用规 范，主要用来描述设备的各种特 性 5.1 PROFIBUS-DP采用是什么编 码进行数据交换的？ 答：采用的是非归零码（NRZ） 编码进行数据交换的 5.2 PROFIBUS网络中主要包括 哪几种设备？ 答：主要包括1类主站，2类主 站，从站设备 5.3 PROFIBUS中主站和主站之 间，主站和从站之间是怎样进 行数据交换的？ 答：1）1类主站和从站之间： 主站发出请求报文，从站对主站 的请求产生对应的响应报文2） 2类主站和从站之间：除了具有 1类主站相同的报文外，2类主 站和从站之间的请求和响应报 文还包括：设定从站地址、读取 输入、读取输出和获取组态 3） 1类主站和2类主站之间：主要 包括实现组态数据的上载、下 载，以及读取1类主站有关数据 的报文 5.4请简述PROFIBUS中设备地 址的安排原则 答：1）地址127保留用于全局 控制或广播信息 2）地址126 保留用于尚未分配地址，需要使 用2类主站来设置地址的从站 3）地址0一般保留作为2类主 站地址 4）1类主站地址应该从 地址1开始，然后连续编址。如 果主站数是量很少，要适当保留 几个地址号 5）从站地址一般按 段的不同，从一个整数号码开始 编码 5.5 profibus中的dp-v0的主 要报文类型有哪些？简述其作 用。 1）改变从站地址报文：用于改 变从站地址。2）诊断请求报文 及响应报文：诊断报文信息，对 故障进行分析和解决。3）参数 设置请求及响应报文：用于从站 地址设置，检查接收到的这些参 数和功能对该从站是否合适。4） 组态请求及响应报文：主要是对 i/o的类型及性质进行设定，还 可指定制作商的一些特殊i/o 设置，检查组态信息是否合适。 5）数据交换及全局控制报文： 用于数据交换和实现全局控制。 5.6 解释名词 令牌：相当于一种权利，谁我有 令牌，谁就对总线有使用权，没 有令牌的一方只能等待。 终端电阻：在电路终端所加的电 阻，是防止信号反射的一个小装 置。 服务存取点：确认报文类型，指 令报文种类和作用。 5.7 如果网络运行在3mbit/s， 则profibue的最大距离是多 少？ 答：网段的最大长度为100m， 网络的最大长度为500m。（当传 输速率超过1.5mbit/s，网段的 最大长度不能超过100m，每两 个站点之间长度不小于1m） 5.10 显着影响dp网络总线循 环的时间因素是：1波特率。2 从站数量。3 i/o数据总量。 5.11 3种在现场总线网络中使 用rs485中继器的场合 (1)网络太长，（2）设备太多， （3）可以使网络结构拓扑多样 化。 5.12 玻璃光纤和塑料光纤之 间的区别：塑料光纤便宜，连接 方便，但传输距离小于50m。玻 璃光纤价格较贵，但距离可以达 十几公里。 5.13 使用双通道olms的目的： （1）可以做到冗余连接，（2） 可以构成profibue-dp的环形 网络。 5.14 （1） 5h 68h 8Ah 81h 5Dh 3Ch 3Eh D2h 16h 1）该报文为诊断请求报文 （SAP=3Ch和SSAP=3Eh，无数据 单元DU） 2）源地址：81h 。 目标地址：8Ah 。故主站地址 为1，从站地址为10. 3）希望 的响应报文为：诊断响应报文。 （2）68h 0Ch 0Ch 68h 88h 81h 7Dh 3Dh 3Eh 98h 01h 0Ah 0Bh B7h 60h 01h C7h 16h 1)该报文为参数设置报文 （SSAP=3Eh，DSAP=3Dh）2）源 地址81h，目标地址88h 。故主 站地址为1，从站地址为8. 3） 希望的响应报文为：短确认报文 SC：E5h 4）数据单元：98h 01h 0Ah 0Bh B7h 60h 01h 第一个字节表示：主站对其他 主站锁定该从站，从站的 FREEZE模式，看门狗置ON 第二，三表示：看门狗系数 WD1=1，WD2=10 看门狗时间=1 ×10×10ms=100ms。第四个字节 表示：最小从站响应时间为 11Tbit。第五六个字节表示：设 备的ID为0B76h。第七个字节 表示：成组选择，该从站为单独 一组。 （3）68h 05h 05h 68h 28h 01h 7Dh 00h 01h A7h 16h 1.该报文为数据交换请求报文 （7D可看出为Rqst，无SSAP 及DSAP确认为数据交换报文） 2．目的地址为28H，源地址为 01H，故主站地址为1，从站地 址为40 3.该报文希望的响应报文为：数 据交换响应报文E5H （4）68h 07h 07h 68h FFh 81h 54h 3Ah 3Eh 02h 00h DFh 16h 1.该报文为全局控制报文（3Ah 3Eh） 2.目的地址：FFh，源地址81h， 故主站地址为1，从站地址为 127 3.该报文无响应报文 4.数据单元为02h 00h 第一字节表示为清除模式，第二 字节表示该全局控制报文对所 有从站有效 5.15一个组态报文数据单元为 下面的字节，解释其意义：D1h 23h 70h 第一字节表示整个组态数据块 一致，数据单位为字，定义为输 入组态，组态输入数据数为2 个字节；其余省略 5.16一个从站只有一个模块， 它的I/O特性如下，写出组态 报文中数据单元的内容：1个字 节的输出，字一致；3个字节的 输入，且全部一致；3个字节的 制造商特殊数据：00h 03h 80h 答：因为有3个的制造商特殊数 据且有输出和输入，则第一字节 为C3h；1个字节的输出，字一 致=00h；3个字节的输入，且全 部一致=82h，再加上3个字节的 特殊数据，数据单元为C3h 00h 82h 00h 03h 80h 5.17解释下面一段报文的意义 Adr SAP FC Datalen Data 01←16 3E←3C 08 06 12 02 00 01 B7 60 答：该报文为诊断响应报文，其 中01←16表示主站地址为01， 从站地址为16，3E←3C表示服 务访问地址为3C的从站向服务 访问地址为3E的主站发送信 息;08表示这是一低优先级的 报文，06表示数据长度为6，数 据单元12 02 00 01 B7 60中 01表示主站地址，其余自己查 表 5.18指出下面报文的主从站地 址，并说明为什么主站与从站 不交换数据 Adr SAP FC Datalen Data 01←16 3E←3C 08 06 12 DC 00 02 B7 60 答：01←16表示主站地址为01， 从站地址为16；12 DC 00 02 B7 60中表示主站地址为02，由于 两个主站地址不对应即设置错 误，故主站与从站不交换数据 5.20简要解释当一个正在进行 循环数据交换的从站出现问题 后，它是如何向主站报告的？ 主站随后又是如何处理的？ 从站一旦有诊断信息需要报告， 它立即会起当时的数据交换响 应报文中FC字节低4位置A， 这样主站就知道了该从站有诊 断信息报告，主站会马上在下一 个总线循环同期发出诊断请求 报文。 5.21列出在现场总线电缆引起 信号反射的主要原因？ 1.分叉电路 2.终端电阻设置错 误 3.使用劣质/不合格电缆 4. 两站点见长度小于1m 5.22在现场总线电缆上主要的 干扰源？抑制方法？ 1.静电干扰，采用RS485差分传 输方式抑制干扰 2.电磁干扰， 采用屏蔽或接地来抑制干扰 5.23什么情况下，不允许使用 “分支电路”？ 传输速率超过1.5Mbit/s时，不 允许使用分支电路 5.24 PROFIBUS从站必须提供的 信号有哪些？ 信号“+”“-”；电源“+”“-” 5.25 9针D型连接器是 PROFIBUS-DP从站唯一使用的 连接器么？ 不是，除了9针D型连接器，还 可用M12插座 5.26试解释“激活工作的终端 电阻（active termination）”

PLC与组态软件控制系统自动控制原理

PLC与组态软件控制系统自动控制原理 众所周知，plc自从问世以来就在自动控制各个行业发挥着难以取代的核心控制作用。PLC运行可靠，适用于各种恶劣的工业环境，PLC和工控机（IPC）相比，其运行可靠、可扩展性好、便于电气连接、控制更专业，但是工控机良好的人机界面，方便高级语言都是PLC所不能比较的。 组态软件在很多场合应用于控制，可整个控制的中心往往还是PLC，组态软件（上位机）所起的控制作用很小。人机界面一般用于简单的动作控制，工艺参数的编制，配方的设定等等，虽然在概念上属于控制范畴，但它并未真正起到核心控制作用，因为真正长期的自动运行控制是由PLC完成。我们不经常使用工控机作为核心控制部分的原因有两点：第一，工控机不适于在很恶略的环境下运行；第二，工控机经常采用的Windows系统并不能够让人放心，其长期运行效果并不好。 尽管PLC、IPC在自动化控制中扮演不同角色，在许多运行连续时间较短，环境相比照较好的地方，人们还是希望使用IPC开展核心控制。使用IPC开展核心控制有很多种实现方式，当然其中最为简单的方法就是使用组态软件。 本文针对使用组态软件做控制中用户经常遇到的问题开展讨论。在许多用户使用组态软件开展控制，尤其是使用串口连接方式开展控制时，发现组态软件自动控制会影响的数据的采集速度，本文着重介绍如何解决此问题，解决此方

法就是——将PLC的控制方式模仿的应用到上位机串口控制中。 1 用户使用组态软件控制后，导致数据采集慢的原因 这是许多组态软件用户在编写上位机自动控制程序中所遇到的问题，到底是什么原因？能否有好的方法来解决？ 我们先简单描述组态软件数据采集控制的原理。在正常情况下，组态软件定时向下位机发出读命令来等待下位机回应以截取想要查询的数据，周而复始的循环，数据便动态的显示在上位机上，实现数据“实时采集”。那么当我们需要对下位机开展控制时，组态软件就会相应写命令，实现上位机对下位机的“实时控制”。 表面上看去合情合理，可为什么会出现数据采集慢这种情况？原来一切“归咎于”组态软件的读写机制。组态软件为实现快速的控制，所以给写命令最高的优先执行权，也就是说，当有写（控制）命令时，组态软件首先执行写命令，直到没有写（控制）命令时组态软件才恢复正常的读（采集）循环。 由此，我们不难发现用户经常出现数据采集慢的原因。如果用户频繁将控制指令发出，系统将分配很少的时间给数据采集，从而导致数据采集变慢或者中断。用户在循环指令中重复给一个变量赋值（如y0=1），就会导致以上问题，所以我们的解决方法就是需要控制时控制，不需要控制时放手。为了实现这种控制方式，我们可以参考PLC的运行模式。 2 PLC运行原理

国内外PLC市场分析及国产PLC现状

国内外PLC市场分析及国产PLC现状 导语：克服资金、研发压力，顶住用户对产品不信任的压力，凭借对国内厂商的了解和对市场的把握，国产品牌在近几年内获得了一定的成长。 目前，世界上有plc厂商200多家，各种型号产品几千种。plc产品按地域上分成三个流派，分别是美国产品、欧洲产品、日本产品。美国：a-b(allen-bradly)、ge(generalelectric);欧洲：德国的西门子(siemens)、法国的te(telemecanique);日本：三菱电机(mitsubishielectric)、欧姆龙(omron)。此外国内市场上还有韩国、台湾地区等plc产品。 从plc问世至今，一直表现出强大的生命力和高速增长态势，在工业控制领域，plc始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，plc与DCS(分布式控制系统)和ipc(工业pc)形成了三足鼎立之势。现代的plc在功能、网络化、标准化、专业化及开放性上得到了大大的增强。另外，ipc 加软件能实现plc的主要功能，在一些场合能代替plc进行控制，即实现软plc的功能。

2003年全球plc市场销售额超过了60亿美元。今后5年年平均增长率有望达到4.6%，2008年市场规模将超过75亿美元。美国调查公司arc对中国的plc市场进行调查并发表上述预测，2004年plc的销售市场规模。 中国plc市场 我国工业企业的自动化程度普遍较低，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器控制。加入wto后控制工程网版权所有，中国正日益成为世界新的制造业基地，制造业的控制主要以逻辑控制为主，大量传统产业的自动化改造也为plc的应用提供广阔的发展空间。arc咨询集团近期发布的《中国可编程序控制器(plc)展望》报告指出：中国制造业增长迅速，某些行业的增长率甚至达到20%。在未来五年内，中国plc市场的综合年增长率预计将达到14.1%。2003年这一市场为3.7亿美元，预计2008年这一市场还将翻一翻。 由于种种原因，国产品牌的plc在国内plc市场份额所占比例很小，一直没有形成产业化规模，中国目前市场上95%以上的plc产品来自国外公司。目前中国plc市场主要厂商为siemens、mitsubishi、omron、rockwell、schneider、ge-fanuc等国际大公司，欧美公司在大、中型PLC领域占有绝对优势，日本公司在小型plc领域占据十分重要的位

浅谈工业电气自动化控制

浅谈工业电气自动化控制 摘要：随着科学技术的发展，工业控制的技术发展越来越快，工业控制技术使 得工厂的生产效率大幅提高，而工业控制器plc、工业pc等的应用也大幅度提高 了系统的自动化程度，本文主要对工业控制进行一下初步的了解。 关键词：工业；控制；自动化 引言 工业自动化控制主要利用电子电气、机械、软件组合实现。即是工业控制， 或者是工厂自动化控制。主要是指使用计算机技术，微电子技术，电气手段，使 工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。 1.工业自动化仪器仪表 1.1 plc（可编程序控制器） plc—可编程序控制器的英文为programmable logic controller，1968年美国 gm（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求 ①编程简单，可在现场修改和调试程序；②维护方便，采用插入式模块结构；③可靠性高于继电器控制系统；④体积小于继电器控制装置；⑤数据可直 接送入管理计算机；⑥成本可与继电器控制系统竞争；⑦可直接用115v交流电 压输入；⑧输出量为115v、2a以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；⑨通用性强，易于扩展；⑩用户程序存储器容量至少4kb。 为了实现通用汽车提出的要求，第一台适合其要求的plc（可编程序控制器）于1969年在美国成功制造出来，自从第一台出现之后，随之，日本、德国、法 国也相继开始了plc 的研发，并得到了迅猛的发展，现在主要生产plc 的厂家分别是：德国西门子、aeg，日本的三菱、美国ab，ge法国的te公司等。 我国的plc研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在20 世纪70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的plc。此后，在传统设备改造和新设备设计中，plc的应用逐年增多，并取得显着 的经济效益，plc在我国的应用越来越广泛，对提高我国工业自动化水平起到了 巨大的作用。 目前，我国不少科研单位和工厂在研制和生产plc，如辽宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门a-b公司，北京和利时和杭州和利时，浙大中控等。 1.2 工控pc 由于基于pc的控制器被证明可以像plc一样，并且被操作和维护人员接受， 所以，一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用pc控制方案。基于pc 的 控制系统易于安装和使用，有高级的诊断功能，为系统集成商提供了更灵活的选择，从长远角度看，pc控制系统维护成本低。 由于plc受pc控制的威胁最大，所以plc供应商对pc的应用感到很不安。 事实上，他们现在也加入到了pc控制“浪潮”中。 近年来，工业pc在我国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看，工业pc 主要包含两种类型：ipc工控机以及它们的变形机，如at96总线工控机等。由于 基础自动化和过程自动化对工业pc的运行稳定性、热插拔和冗余配置要求很高，现有的ipc已经不能完全满足要求，将逐渐退出该领域，取而代之的将是其他工 控机，而ipc将占据管理自动化层。国家于2001年设立了“以工业控制计算机为 基础的开放式控制系统产业化”工业自动化重大专项，目标就是发展具有自主知识