工業(yè)控制系統(tǒng)的主要功能模塊

　　引言

　　數(shù)十年以來(lái)，可編程邏輯控制器(PLC)始終是工廠自動(dòng)化和工業(yè)過(guò)程控制有機(jī)組成的一部分。從簡(jiǎn)單的照明功能到環(huán)境系統(tǒng)、再到化學(xué)加工等各種應(yīng)用，都離不開(kāi)PLC控制。這些系統(tǒng)具備許多功能，提供各種模擬和數(shù)字輸入/輸出接口、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及各種不同的通信協(xié)議。PLC的所有元件和功能都以控制器為中心，而控制器則針對(duì)某項(xiàng)具體任務(wù)進(jìn)行編程。

　　基本的PLC組件必須足夠靈活并可配置，以滿(mǎn)足不同工廠和應(yīng)用的需求。輸入激勵(lì)(無(wú)論是模擬還是數(shù)字信號(hào))來(lái)自機(jī)器裝置、傳感器或過(guò)程事件，表現(xiàn)為電壓或電流。PLC必須準(zhǔn)確地為CPU提供解析并轉(zhuǎn)換激勵(lì)信號(hào)，CPU進(jìn)而確定一組發(fā)給輸出系統(tǒng)的指令，而后者控制著安裝在工廠或另一工業(yè)環(huán)境的執(zhí)行機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)代PLC起源于上世紀(jì)60年代，在隨后的幾十年中，通用功能和信號(hào)通道發(fā)生了少許變化。然而，21世紀(jì)的過(guò)程控制為PLC提出了更加艱巨的新要求：更高性能、更小體積和更大的功能靈活性。必須內(nèi)置保護(hù)功能，防止?jié)撛诘钠茐男造o電放電(ESD)、電磁干擾和射頻干擾(RFI/EMI)，以及惡劣的工業(yè)環(huán)境中常見(jiàn)的大幅值瞬態(tài)脈沖。

　　可靠設(shè)計(jì)

　　PLC需要在工業(yè)環(huán)境中無(wú)故障工作數(shù)年，而這種環(huán)境對(duì)于為PLC提供卓越靈活性和精密性的微電子元件有較大損害。Maxim比任何一家混合信號(hào)IC廠商都更能理解這一狀況，因?yàn)槲覀冊(cè)诔闪⒅蹙鸵宰吭降漠a(chǎn)品可靠性和創(chuàng)新方案領(lǐng)先于同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)者，確保高性能電子器件免受惡劣環(huán)境的損害，包括高ESD、高瞬態(tài)電壓擺幅和EMI/RFI。設(shè)計(jì)人員已經(jīng)普遍認(rèn)可Maxim的產(chǎn)品，因?yàn)檫@些產(chǎn)品解決了模擬、混合信號(hào)設(shè)計(jì)的難題，并將年復(fù)一年堅(jiān)持不懈地解決這類(lèi)問(wèn)題。

　　更高集成度

　　PLC具有4至數(shù)百路輸入/輸出(I/O)通道，支持各種不同規(guī)格的應(yīng)用，因此，尺寸和功率也像系統(tǒng)精度、可靠性一樣重要。Maxim堅(jiān)持在IC中集成正確的功能，始終保持同行業(yè)的領(lǐng)先地位，從而減小了總體系統(tǒng)的空間和功率需求，得到更加緊湊的設(shè)計(jì)。Maxim能夠以最小尺寸提供數(shù)百款低功耗、高精度IC，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠構(gòu)建完全滿(mǎn)足苛刻的空間、功耗要求的精密產(chǎn)品。

　　裝配生產(chǎn)線是人類(lèi)歷史上相當(dāng)新的發(fā)明創(chuàng)造，許多國(guó)家都在同一時(shí)期涌現(xiàn)出了類(lèi)似的創(chuàng)新方案。我們?cè)诖肆信e了美國(guó)的幾個(gè)示例。Samuel Colt (美國(guó)槍支制造商)在19世紀(jì)中葉展示了一種通用部件。早期的槍支需要獨(dú)立制造每桿槍的部件，然后再分別進(jìn)行組裝。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配，Colt先生嘗試把10只槍的所有部件分別放置在不同箱子內(nèi)，然后隨機(jī)地從箱子里抓取這些部件并組裝成一只槍。20世紀(jì)初期，Henry Ford進(jìn)一步拓展了大批量生產(chǎn)技術(shù)。他設(shè)立了固定裝配廠，汽車(chē)在生產(chǎn)線上傳遞到不同車(chē)間。雇員只需要了解很少的裝配知識(shí)，在以后的工作中也只進(jìn)行這類(lèi)工作。1954年，George Devol申請(qǐng)了美國(guó)專(zhuān)利2,988,237，這項(xiàng)專(zhuān)利標(biāo)志著首個(gè)工業(yè)機(jī)器人的誕生，該機(jī)器人命名為Unimate。20世紀(jì)60年代末期，General Motors使用PLC組裝汽車(chē)的自動(dòng)變速器。Dick Morley—PLC之父，為GM開(kāi)發(fā)了首款PLC (Modicon)，他的美國(guó)專(zhuān)利3,761,893是當(dāng)今許多PLC的基礎(chǔ)。