專利名稱：柔性可編程控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)連續(xù)過(guò)程的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，特別涉及一種柔性可編程控制系統(tǒng)。
目前，在連續(xù)過(guò)程的控制系統(tǒng)中，扮演主要角色的仍然是DCS。DCS作為工控發(fā)展史上的一個(gè)重要標(biāo)志，為工業(yè)自動(dòng)化起到了不可估量的作用。但是時(shí)代在發(fā)展，技術(shù)在進(jìn)步，DCS從誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)有二十多年的歷史了，這二十多年，DCS系統(tǒng)所依賴的電子、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的發(fā)展變化可以說(shuō)是翻天覆地；而我們很遺憾地看到，今天的DCS與二十年前的DCS相比，并沒(méi)有什么根本的變化。由于DCS的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)廠家原來(lái)都是各自獨(dú)立的開(kāi)發(fā)出自己的系統(tǒng)，使得DCS在應(yīng)用新技術(shù)成果方面存在著先天不足。具體來(lái)說(shuō)，DCS具有以下特點(diǎn)和不足1、其系統(tǒng)規(guī)模有最小配置，不適合小系統(tǒng)；適用于數(shù)千點(diǎn)以上的大系統(tǒng)。工作站的數(shù)量有上限，距離通常局限在廠區(qū)或車(chē)間內(nèi)；2、分布性差控制(包括上百個(gè)PID回路)集中在控制站的CPU模件，I/O單元無(wú)智能化，布線復(fù)雜，名為“集散”，實(shí)為集中系統(tǒng)，因此無(wú)法進(jìn)行分散和遠(yuǎn)程控制；3、需要對(duì)工藝、電氣、儀控各專業(yè)的人進(jìn)行數(shù)周到數(shù)月的培訓(xùn)，維護(hù)通常需要訂立昂貴的維護(hù)合同；4、開(kāi)放性差所有的硬件和軟件均為廠家獨(dú)有，且技術(shù)基于七十年代的電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)，目前已處于淘汰邊緣。與其它系統(tǒng)的互連極為昂貴和復(fù)雜，且常常不能直接連接；5、操作站圖形方式落后，價(jià)格昂貴，難以隨意增加操作站數(shù)量；6、需使用專用軟件，組態(tài)復(fù)雜，使用煩瑣，圖形等落后，價(jià)格昂貴；7、可靠性差系統(tǒng)保證期為一年，單模塊的故障有可能影響整個(gè)系統(tǒng)；8、雖然可進(jìn)行多種PID和串級(jí)、解耦等算法，但不能進(jìn)行數(shù)學(xué)模型運(yùn)算和專家系統(tǒng)及其它的用戶自編程序的運(yùn)算；9、與MIS系統(tǒng)無(wú)法直接相連，通常需另設(shè)一個(gè)專用工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換；10、系統(tǒng)的硬件升級(jí)通常不可能進(jìn)行，如果要進(jìn)行，代價(jià)非常昂貴，接近新系統(tǒng)的造價(jià)。且必須由制造廠商進(jìn)行；11、系統(tǒng)的硬件升級(jí)通常不可能進(jìn)行，如果要進(jìn)行，代價(jià)非常昂貴，接近新系統(tǒng)的造價(jià)，且必須由制造廠商進(jìn)行；12、系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮一定的擴(kuò)充余地，今后可在此范圍內(nèi)擴(kuò)充，如果超出此范圍，則代價(jià)十分昂貴，通常要變更控制站增加，所有的軟件要重新組態(tài)；13、硬件軟件由于無(wú)法從第三方購(gòu)買(mǎi)，通常十分昂貴，安裝費(fèi)用、培訓(xùn)與操作費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用均十分昂貴；備件成本昂貴。
在制造業(yè)尤其是順序控制較多的場(chǎng)合，PLC占據(jù)著主導(dǎo)角色。與DCS的情形相似，PLC在從誕生起至今二十多年的時(shí)間，并沒(méi)有什么明顯的技術(shù)進(jìn)步。相反，許多的PLC廠家推出的新產(chǎn)品反而更加簡(jiǎn)化了功能，而價(jià)格則一直居高不下。用戶希望能在進(jìn)行控制的同時(shí)，通過(guò)更簡(jiǎn)單的編程，看到更直觀豐富的畫(huà)面，能更多地進(jìn)行交互控制，并能將這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)方便地傳給更多操作站和MIS系統(tǒng)的工作站供工藝分析和管理決策用。但是PLC要么是無(wú)法做到這些，要么就是以高得另人難以置信的價(jià)格使用戶望而卻步。并非PLC的制造商有心要和用戶為難，而是PLC一出世的框架就從技術(shù)上形成了使它今天無(wú)法有根本性發(fā)展的桎梏。而TCS則正在越來(lái)越多的應(yīng)用中取代了PLC，而且這種趨勢(shì)正以一個(gè)很大的加速度發(fā)展。具體來(lái)說(shuō)，PLC的特點(diǎn)和主要優(yōu)缺點(diǎn)如下1、基于繼電器和定時(shí)器原理，順序掃描所有的I/O點(diǎn)，在根據(jù)梯形邏輯語(yǔ)言程序設(shè)定輸出。沒(méi)有“偶發(fā)事件”驅(qū)動(dòng)功能；2、可大可小，但一旦選定范圍，就不允許有大的擴(kuò)充；3、原來(lái)沒(méi)有或很少，近來(lái)增加了少許的運(yùn)算，但只能是有限的一組功能塊，大多為整形數(shù)運(yùn)算。如要進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算，要另購(gòu)一塊昂貴的模件，用不同的語(yǔ)言和操作環(huán)境來(lái)編程。該模件也只有個(gè)別高檔PLC制造商才能提供；4、許多PLC可中處理PID回路，但都是在CPU模塊中處理的。由于CPU同時(shí)要進(jìn)行所有I/O點(diǎn)的巡檢，如果回路數(shù)較多，會(huì)大大減弱PLC的功能；5、I/O模件提供模擬量的原始數(shù)值，定標(biāo)與工程單位(如溫度(℃)、壓力(兆帕)、流量(米3/秒)，等等)的轉(zhuǎn)換在CPU中進(jìn)行處理；6、系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮一定的擴(kuò)充范圍，如果擴(kuò)充超出此范圍，則通常要更換處理器甚至整個(gè)系統(tǒng)，所有的軟件“源碼”要在一個(gè)全新的環(huán)境下重新編寫(xiě)；7、同系列PLC之間可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式構(gòu)成一個(gè)大的PLC系統(tǒng)，但無(wú)法和第三方的設(shè)備進(jìn)行良好的通信。串口通訊需另購(gòu)一個(gè)昂貴的專用輔助硬件，該硬件的編程完全是另一種高級(jí)語(yǔ)言；8、通常為梯形圖組態(tài)，個(gè)別PLC廠家也在開(kāi)發(fā)流程圖組態(tài)方式，但PLC的硬件是為梯形圖設(shè)計(jì)的，所以，流程圖組態(tài)方式不適合PLC。此外，ASCII碼通信、復(fù)雜運(yùn)算功能的增加，要對(duì)硬件做較大的變動(dòng)，即使PLC廠商能夠做了這些，也是不經(jīng)濟(jì)的，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)則是復(fù)雜和低效率的；9、控制(順控和PID)集中在控制站的CPU模件，I/O單元無(wú)智能化，布線復(fù)雜，名為“集散”，實(shí)為集中系統(tǒng)。無(wú)法進(jìn)行分散和遠(yuǎn)程控制；10、梯形圖邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單，但如果牽涉到復(fù)雜控制，則需另外培訓(xùn)編程語(yǔ)言和環(huán)境；11、所有的硬件和軟件均為廠家獨(dú)有，且技術(shù)基于七十年代的電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)，目前已處于淘汰邊緣。與其它系統(tǒng)的互連極為昂貴和復(fù)雜，且常常不能直接連接；12、傾向于無(wú)界面工作，組態(tài)時(shí)采用編程器，圖形方式落后，價(jià)格昂貴；13、硬件價(jià)格相對(duì)不高，軟件較貴，考慮安裝、培訓(xùn)與操作、維護(hù)、升級(jí)或擴(kuò)充、備件，成本昂貴；14、性能較穩(wěn)定，保證期通常為一年?？梢匀哂?，但較昂貴。
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的工業(yè)連續(xù)過(guò)程的自動(dòng)化控制裝置和方法的不足而提供一種能完成從小的I/O系統(tǒng)到大的I/O系統(tǒng)所需的各種柔性可編程控制系統(tǒng)。
本發(fā)明提供了一種柔性可編程控制系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)和柔性可編程控制裝置，其特征在于所述的柔性可編程控制裝置包括CPU基板、供電模塊、CPU模塊、I/O模塊，所述的CPU基板包括用于固定模塊的基板本體和用于各模塊間的信號(hào)連接的印刷電路母板，印刷電路母板上設(shè)有分別用于安裝供電模塊、CPU模塊和至少一個(gè)I/O模塊的槽位，所述的供電模塊與所述的CPU模塊相鄰接，而所述的CPU模塊與所述的I/O模塊相鄰接。
按照本發(fā)明的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的印刷電路母板上設(shè)有4個(gè)、6個(gè)或8個(gè)用于安裝I/O模塊的槽位。
按照本發(fā)明的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的柔性可編程控制裝置進(jìn)一步包括一個(gè)連接插座。
按照本發(fā)明的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的柔性可編程控制裝置進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展I/O基板，所述的擴(kuò)展I/O基板包括用于固定I/O模塊的基板本體和用于各I/O模塊問(wèn)的信號(hào)連接的印刷電路母板，以及至少一個(gè)I/O模塊。
按照本發(fā)明的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的擴(kuò)展I/O基板6個(gè)或8個(gè)I/O模塊。
按照本發(fā)明的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的擴(kuò)展I/O基板設(shè)有兩個(gè)連接插座，其中上方的連接插座與CPU基板或上一級(jí)I/O基板相連接，而下方的連接插座與下一級(jí)I/O基板相連接。
按照本發(fā)明的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的柔性可編程控制裝置有1個(gè)CPU基板和3個(gè)擴(kuò)展I/O基板，CPU基板和擴(kuò)展I/O基板的傳輸信號(hào)的距離是30英尺。
按照本發(fā)明的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，最多達(dá)16個(gè)計(jì)算機(jī)和柔性可編程控制裝置可以被連接起來(lái)并共享1536個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明的另一種柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的柔性可編程控制裝置使用內(nèi)置型RS-485通訊口進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的通訊。
按照本發(fā)明的另一種柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的柔性可編程控制裝置除了本地節(jié)點(diǎn)以外，還可以與15個(gè)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)連接并共享2,048個(gè)I/O點(diǎn)的數(shù)據(jù)，在控制的本地節(jié)點(diǎn)和最遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的距離為20000英尺。
本發(fā)明的柔性可編程控制系統(tǒng)是高性能和多功能控制器的PPC系統(tǒng)，它使用繼電器邏輯圖編程語(yǔ)言(NON-IEC標(biāo)準(zhǔn))并集成了I/O模塊、高掃描速度、通訊能力用來(lái)完成從小的I/O系統(tǒng)到大的I/O系統(tǒng)所需的各種要求。
本發(fā)明的柔性可編程控制系統(tǒng)可以控制最多達(dá)32個(gè)I/O模塊，并提供了RS-232和RS-485通訊口。系統(tǒng)I/O點(diǎn)由所使用的模塊類型來(lái)決定。
本發(fā)明的另一種柔性可編程控制系統(tǒng)具有內(nèi)建式點(diǎn)到點(diǎn)接口功能，這樣通過(guò)使用內(nèi)建式RS-485通訊口最多可以用RS-485雙絞線將16個(gè)PPC控制器連接起來(lái)以共享數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的柔性可編程控制系統(tǒng)可以支持2048個(gè)I/O點(diǎn)，并能為需要很多I/O或遠(yuǎn)程I/O控制的系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程I/O的控制功能。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明提供了一種柔性可編程控制系統(tǒng)。

圖1所示為本發(fā)明柔性可編程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。圖1-1所示為本發(fā)明柔性可編程控制系統(tǒng)的柔性可編程控制裝置的示意圖，圖2-1所示為圖1-1中的柔性可編程控制裝置的CPU基板的示意圖。如圖1-1和2-1所示，所述的柔性可編程控制裝置包括CPU基板1101、供電模塊104、CPU模塊101和I/O模塊102，所述的CPU基板包括用于固定模塊的基板本體和用于各模塊間的信號(hào)連接的印刷電路母板(圖中未標(biāo)出)，印刷電路母板上設(shè)有分別用于安裝供電模塊、CPU模塊和I/O模塊的槽位1102、1103和1104，所述的供電模塊104與所述的CPU模塊101相鄰接，而所述的CPU模塊101與所述的I/O模塊102相鄰接。
由于本發(fā)明系統(tǒng)的智能化設(shè)計(jì)，在所有的基板上沒(méi)有任何主動(dòng)電子組件。
圖2所示為圖1-1中的CPU模塊的外部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，其包括以下四個(gè)部分①CPU動(dòng)作狀態(tài)LED顯示；②CPU動(dòng)作開(kāi)關(guān)；③COM#1(RS-232C通訊口)接頭接線圖；和④COM#2(RS-232C/485通訊口)接頭接線圖；以及遠(yuǎn)程I/O點(diǎn)201。以下分別對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
圖3所示為圖2中的CPU動(dòng)作狀態(tài)LED顯示，包括TX1、RX1、TX2、RX2、ERC、Fail和RUN燈，其中TX1‘亮’表示COM1正發(fā)送數(shù)據(jù)，RX1‘亮’，表示COM1正接受數(shù)據(jù)，TX2‘亮’表示COM2正發(fā)送數(shù)據(jù)，RX2‘亮’表示COM2正接受數(shù)據(jù)，ERC‘亮’表示錯(cuò)誤碼，RUN為運(yùn)行顯示燈，F(xiàn)ail‘亮’表示CPU無(wú)效功能。下面分別對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
RUN運(yùn)行顯示在運(yùn)行模式下，RUN燈將以20HZ的速度閃爍，CPU將執(zhí)行存在于運(yùn)行中的RAM內(nèi)存的用戶的梯形圖程序。
在STOP模式下，RUN顯示燈將以每4秒的低速度閃爍，此時(shí)CPU處在等待狀態(tài)并且僅有內(nèi)部維持的功能而不是執(zhí)行用戶在工作中的RAM中的梯形圖程序。
BAT-LO顯示如果供給CPU模塊的電源不足時(shí)BAT-LO將顯不。
FAIL顯示如果CPU不能工作時(shí)FAIL顯示燈會(huì)閃爍。這可能是由于電源問(wèn)題和硬件問(wèn)題引起的。
RX1,TX1顯示RX1和TX1指示表明COM1的工作狀態(tài).RX1指示燈在COM1正在接受數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)閃爍，TX1指示燈在COM1正在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)回閃爍。
RX2,TX2顯示RX2和TX2指示燈表明COM2的工作狀態(tài)。當(dāng)COM2正在接受數(shù)據(jù)時(shí)RX2顯示燈會(huì)閃爍。當(dāng)COM2正在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)TX2指示燈會(huì)閃爍。
ERC顯示ERC指示燈是為系統(tǒng)保留的。
圖4所示為圖2中的CPU動(dòng)作開(kāi)關(guān)，包括四個(gè)開(kāi)關(guān)SW1、SW2、SW3和SW4,SW1表示系統(tǒng)啟動(dòng)模式，SW2表示RUN/STOP轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，SW3表示特殊保留選擇，SW4表示記憶保護(hù)。下面分別對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
如果SW1是置于‘ON’位置時(shí)，則CPU在供電開(kāi)始時(shí)將會(huì)冷啟動(dòng)；如果SW1置于“OFF”的位置時(shí)，則CPU在通電開(kāi)始時(shí)將會(huì)熱啟動(dòng)。當(dāng)CPU置于冷啟動(dòng)位置時(shí)，CPU將清掉駐留于寄存器的數(shù)據(jù)，并且把存于ROM中的梯形圖程序代替掉在工作中且存于RAM中的梯形圖程序。如果CPU探測(cè)到SW1在電源合上時(shí)處于熱啟動(dòng)“ON”的位置，則CPU將保持在寄存器中的數(shù)據(jù)并執(zhí)行駐留在工作中的RAM中的梯形圖程序。換句話說(shuō)，CPU在電源沒(méi)有從“ON”的位置打到“OFF”的位置前(即最后電源打到“OFF”位置前)。將執(zhí)行相同的梯形圖程序。
在CPU探測(cè)到SW2撥動(dòng)開(kāi)關(guān)從OFF位置打到ON的位置時(shí)，則CPU將從運(yùn)行RUN模式到停止STOP模式或者相反(即從STOP模式到RUN模式變化)。
SW3為特別保留鍵，作為系統(tǒng)維護(hù)用。
當(dāng)SW4鍵置于‘ON’的位置時(shí)，在工作中的RAM中的梯形圖程序?qū)?huì)被保護(hù)起來(lái)。換句話說(shuō)，此時(shí)用戶不能對(duì)工作中的RAM的程序修改或加入新的程序進(jìn)去。
圖5所示為本發(fā)明系統(tǒng)所使用的CPU模塊的站號(hào)表示開(kāi)關(guān)。圖中的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)是用來(lái)代表CPU的站號(hào)，共有8個(gè)位置用來(lái)代表CPU的站號(hào)，所以CPU的站號(hào)的數(shù)量可以被設(shè)成0到255個(gè)站號(hào)。
當(dāng)CPU與程序包連接起來(lái)時(shí)，需要用到CPU的站號(hào)。在通過(guò)MODBUS通訊應(yīng)用的時(shí)候也會(huì)用到站號(hào)。
圖6所示為圖2中的COM#1(RS-232C通訊口)示意圖。其中，COM1口可以用作通訊口或作為一個(gè)MODBUS通訊口。圖7所示為COM1口與計(jì)算機(jī)的連接方式。
圖8所示為圖2中的COM#2(RS-422C通訊口)示意圖。COM2口是一個(gè)RS422/485通訊口。如果COM2口被用來(lái)作為PP的通訊口，則其可以通過(guò)轉(zhuǎn)換器902將本發(fā)明系統(tǒng)的柔性可編程控制裝置與計(jì)算機(jī)903連接起來(lái)，如圖9所示。
CPU模塊為本發(fā)明系統(tǒng)中的控制樞紐模塊。依據(jù)使用者輸入的階梯圖程序，進(jìn)行邏輯推演、算術(shù)運(yùn)算等工作，最后再將結(jié)果送至各輸出模塊，以完成控制的任務(wù)。圖10所示為圖1中的CPU模塊的結(jié)構(gòu)方框圖。下面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
1、處理器(processor)TCS TSC系列PPC的處理器采MC680016位CPU,CPU的主要工作為處理應(yīng)用指令，并協(xié)調(diào)硬件計(jì)算電路進(jìn)行接點(diǎn)指令的處理，此外系統(tǒng)自我診斷與外圍組件的驅(qū)動(dòng)亦由處處理器負(fù)責(zé)。
2、內(nèi)存TCS TSC系列PPC的內(nèi)存可分為FLASH ROM和SRAM兩種，F(xiàn)LASH ROM占用64K words的地址空間，用來(lái)存放系統(tǒng)程序(System Program)，及燒錄應(yīng)用程序(Ladder Program)使用。而應(yīng)用程序、程序的執(zhí)行狀態(tài)及工作區(qū)的記憶等，則存在SRAM中，其中應(yīng)用程序與狀態(tài)記憶，皆由電池Back-up，當(dāng)AC電源停電時(shí)，便能自動(dòng)把程序及狀態(tài)保存。TCS TSC系列PPC使用者可使用的程序內(nèi)存(Ladder RAM)分成24K words(TSC-500、TSC-500L兩型)與48Kwords(TSC-500LR)兩種。
3、硬件計(jì)算ASIC硬件計(jì)算ASIC在電路結(jié)構(gòu)上，相當(dāng)于主處理器的副處理器，當(dāng)CPU模塊開(kāi)始進(jìn)行計(jì)算時(shí)，整個(gè)計(jì)算順序的控制權(quán)由計(jì)算ASIC掌握；計(jì)算ASIC會(huì)從Ladder program的起始地址開(kāi)始讀取Ladder指令，當(dāng)計(jì)算ASIC讀到的是一般的接點(diǎn)指令時(shí)，ASIC便會(huì)直接將接點(diǎn)指令處理完畢，直到計(jì)算ASIC讀到應(yīng)用指令時(shí)，才會(huì)將計(jì)算的控制權(quán)交由CPU，并跳到相對(duì)應(yīng)的應(yīng)用指令處理例程(routiine)去執(zhí)行，CPU處理完后繼續(xù)將計(jì)算的控制權(quán)交回給硬件計(jì)算ASIC處理階梯程序。10MHz的工作頻率下，硬件計(jì)算ASIC處理接點(diǎn)指令的速率為0.25us/1K words.
4、遙控I/O通信界而此界面的配合機(jī)型為T(mén)SC-500LR的PPC，以此型的PPC來(lái)說(shuō)，CPU模塊經(jīng)由此界面與遙控I/O界面(RIOA)模塊相連，以讀取或傳送數(shù)據(jù)給分散四處的I/O模塊。
5、外圍裝置通信界面TCS TSC系列PPC提供了RS-232C及RS-422A通訊端口各一個(gè)來(lái)與外界溝通或是做為PPC站臺(tái)問(wèn)的LINK連結(jié)使用，利用CPU模塊上的PORT1(RS-232C)可連接PP程序規(guī)劃器與MODBUS通訊網(wǎng)路。PORT2(RS-422A)除了有與上述PORT1的功能外，另外亦可做為PPC LINK通信界面PPC LINK的通信界面系通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)建的LINK功能，將每個(gè)獨(dú)立的PPC站臺(tái)，以RS-422A(或RS-485)為通信媒介；用來(lái)將各個(gè)分布式的PPC站臺(tái)其內(nèi)部的資料作交換及連結(jié)，以達(dá)到分布式控制的效果。
本發(fā)明的系統(tǒng)使用常用的軟件包，例如使用TSC-500-PP軟件程序包。將計(jì)算機(jī)與本發(fā)明系統(tǒng)的柔性可編程控制裝置的RS-232C/RS-485通訊口連接就可以對(duì)所述的的柔性可編程控制裝置進(jìn)行編程。參照“TSC-500-PP用戶手冊(cè)”可獲取詳細(xì)資料。
本發(fā)明系統(tǒng)中所使用的I/O(輸入/輸出)模塊采用低成本、高性能的I/O(輸入/輸出)模塊。具體來(lái)說(shuō)，輸入模塊包括16點(diǎn)DC12/24V輸入模塊；32點(diǎn)DC12/24V輸入模塊；16點(diǎn)110V輸入模塊；4CH16位A/D輸入模塊(-10～+10V,-20～+20mA)；8CH12位A/D輸入模塊(-10～+10V)和8CH12位A/D輸入模塊(-20～+20mA)。輸出模塊包括16點(diǎn)DC0.1A,NPN晶體管輸出模塊；32點(diǎn)DC0.1A,NPN晶體管輸出模塊；16點(diǎn)DC2A,NPN晶體管輸出模塊；16點(diǎn)DC2A繼電器輸出模塊；16點(diǎn)AC0.6A,AC110/220V輸出模塊；和4CH14位D/A輸出模塊(-10～+10V,-20～+20mA)。下面僅對(duì)其中的一種輸出模塊和輸出模塊進(jìn)行說(shuō)明。
圖11所示為16點(diǎn)DC12/24V輸入模塊(XDC10型)的面板示意圖。其中，前面板①ACT顯示燈如果CPU模塊正在對(duì)其他模塊服務(wù)時(shí)，ACT顯示燈會(huì)亮；如果CPU模塊對(duì)其它模塊的服務(wù)中斷0.2秒以上時(shí)ACT顯示燈會(huì)滅。
②輸入狀態(tài)顯示燈共有16個(gè)LED燈顯示輸入狀態(tài)，如果相應(yīng)的輸入點(diǎn)是ON時(shí)對(duì)應(yīng)的LED燈會(huì)亮起來(lái)。
③端子模塊連接器為外部連線用的端子模塊連接器是一個(gè)可拆卸的端子塊，用戶在更換模塊時(shí)不需要松動(dòng)連接線。
圖12所示為16點(diǎn)DC0.1A輸入模塊(XDC10型)的輸入等效電路圖。該輸入模塊的規(guī)格參數(shù)如下表1所示。
表1 16點(diǎn)DC0.1A輸入模塊(XDC10型)的規(guī)格參數(shù) 圖13所示為16點(diǎn)DC0.1A輸出模塊(YDC10型)的面板示意圖。其中，前面板①ACT指示ACT指示燈在CPU對(duì)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)將亮。在CPU不對(duì)模塊服務(wù)的時(shí)間超過(guò)0.2秒以上時(shí)ACT燈會(huì)滅掉。
②輸入狀態(tài)LED指示共有16個(gè)LED燈指示輸入狀態(tài)，如果對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)在ON的狀態(tài)時(shí)，響應(yīng)的指示燈會(huì)亮起來(lái)，反之則熄滅。
③端子模塊連接器為外部連線的端子模塊是一個(gè)可拆卸的端子塊。用戶不需要松開(kāi)連接線而更換模塊。
圖14所示為16點(diǎn)DC0.1A輸出模塊(YDC10型)的輸出等效電路圖。該輸出模塊的規(guī)格參數(shù)如下表2所示。表2 16點(diǎn)DC0.1A輸出模塊(YDC10型)的規(guī)格參數(shù) 本發(fā)明系統(tǒng)的安裝和連線可以按照本領(lǐng)域的常規(guī)方法進(jìn)行。在此不進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種工業(yè)自動(dòng)化控制過(guò)程中。當(dāng)將本發(fā)明的系統(tǒng)用于完成一項(xiàng)控制項(xiàng)目計(jì)劃時(shí)，可參照?qǐng)D15所示的流程圖進(jìn)行，即(1)系統(tǒng)規(guī)劃首先，必須深入了解系統(tǒng)所需求的功能，并調(diào)查可能的控制方法與設(shè)計(jì)最佳的操作程序，根據(jù)所歸納的結(jié)論來(lái)擬定系統(tǒng)規(guī)劃，決定采用的TCS TSC系列PPC系統(tǒng)架構(gòu)、所需的I/O點(diǎn)數(shù)與I/O模塊類型。
(2)I/O模塊選擇與地址設(shè)定當(dāng)I/O模塊選妥后，依據(jù)所規(guī)劃的I/O點(diǎn)使用情形，由系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)定I/O地址，或由使用者自定I/O模塊的地址。
(3)階梯程序的編寫(xiě)與系統(tǒng)配線同時(shí)進(jìn)行在確定好實(shí)際的I/O地址之后，依據(jù)系統(tǒng)需求的功能，開(kāi)始著手階梯圖程序的編寫(xiě)。同時(shí)，I/O的地址已設(shè)定妥當(dāng)，故系統(tǒng)的配線亦可著手進(jìn)行。
(4)階梯圖程序的仿真與修改在階梯圖程序編寫(xiě)完成后，將程序?qū)懭隩CS TSC系列PPC，便可先行在PC與TCS TSC系列PPC系統(tǒng)做在線連結(jié)，以執(zhí)行在線仿真作業(yè)。倘若程序執(zhí)行功能有誤，則必須進(jìn)行除錯(cuò)，并修改階梯圖程序。
(5)系統(tǒng)的試車(chē)與實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)在在線程序仿真作業(yè)下，若階梯圖程序執(zhí)行功能正確無(wú)誤，且系統(tǒng)配線亦完成后，便可使系統(tǒng)納入實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，項(xiàng)目計(jì)劃亦告完成。
(6)為確保日后維修的便利，我們須將試車(chē)無(wú)誤、可供實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的階梯圖程序做批注，并加以整理歸檔，方能縮短日后維修與查閱程序的時(shí)間。
本發(fā)明系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)1、I/O控制點(diǎn)多I/O控制的處理可達(dá)2048點(diǎn)，適合各種大小規(guī)模的控制應(yīng)用。2、程序記憶容量大階梯圖程序容量分為24K及48K words兩種，可作各種復(fù)雜或中大規(guī)模的控制。3、程序掃描速度快執(zhí)行每1K words的程序僅需0.1μs，系統(tǒng)反應(yīng)迅速。4、應(yīng)用指令豐富除具基本階梯圖指令、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)指令外，尚具有浮點(diǎn)數(shù)的四則運(yùn)算指令、數(shù)碼轉(zhuǎn)換指令、數(shù)據(jù)處理指令、及特殊指令(如CDMR、CDMW)等，能適應(yīng)各種復(fù)雜的控制要求，易于使用、學(xué)習(xí)容易。5、具有遙控I/O能力控制距離長(zhǎng)達(dá)10公里，傳輸速度高達(dá)2.5Mbps，除可增強(qiáng)可靠性外，并可大量節(jié)省配線成本。6、具有內(nèi)建式的PPC LINK功能通過(guò)PPC LINK的功能，可減輕單站PPC的工作負(fù)擔(dān)，更可達(dá)到分布式控制的成效。7、具備完整的自我診斷功能遇故障時(shí)即自我警告，并關(guān)掉系統(tǒng)的運(yùn)作。8、I/O界面及功能齊全具各種AC、DC輸入/輸出模塊，及A/D、D/A、High speed counter、High level language模塊等多種界面，可滿足各種控制需求。9、在線操作控制能力可隨時(shí)做在線程序編輯、存取、仿真、控制及參數(shù)設(shè)定等工作，而不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)作。10、強(qiáng)大的仿真控制與顯示能力通過(guò)程序規(guī)劃器的顯示畫(huà)面，可同時(shí)進(jìn)行數(shù)百個(gè)接點(diǎn)的仿真控制輸入與輸出顯示，不必制作仿真箱即可進(jìn)行控制程序的仿真。11、模塊化的I/O結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)I/O模塊及現(xiàn)場(chǎng)配線均采用方便更換模塊的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，更換、維修模塊方便、快速，系統(tǒng)具有高度擴(kuò)充彈性。12、多用途的程序規(guī)劃器TCS TSC系列PPC的程序規(guī)劃器(Programming Package，簡(jiǎn)稱RP)，可由一般的個(gè)人計(jì)算機(jī)或筆記型計(jì)算機(jī)，使用者僅需一片磁盤(pán)片，就可將任何一部個(gè)人計(jì)算機(jī)或筆記型計(jì)算機(jī)變成TCS TSC系列PPC的程序規(guī)劃器，于程序規(guī)劃完畢后，可移作其它用途。
下表3列出了本發(fā)明系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的比較。
表3本發(fā)明系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的比較
下表4列出了本發(fā)明系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)的比較。
表4本發(fā)明系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)的比較
權(quán)利要求
1.一種柔性可編程控制系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)和柔性可編程控制裝置，其特征在于所述的柔性可編程控制裝置包括CPU基板、供電模塊、CPU模塊、I/O模塊，所述的CPU基板包括用于固定模塊的基板本體和用于各模塊問(wèn)的信號(hào)連接的印刷電路母板，印刷電路母板上設(shè)有分別用于安裝供電模塊、CPU模塊和至少一個(gè)I/O模塊的槽位，所述的供電模塊與所述的CPU模塊相鄰接，而所述的CPU模塊與所述的I/O模塊相鄰接。
2.按照權(quán)利要求1所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的印刷電路母板上設(shè)有4個(gè)、6個(gè)或8個(gè)用于安裝I/O模塊的槽位。
3.按照權(quán)利要求1所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的柔性可編程控制裝置進(jìn)一步包括一個(gè)連接插座。
4.按照權(quán)利要求1所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的柔性可編程控制裝置進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展I/O基板，所述的擴(kuò)展I/O基板包括用于固定I/O模塊的基板本體和用于各I/O模塊間的信號(hào)連接的印刷電路母板，以及至少一個(gè)I/O模塊。
5.按照權(quán)利要求4所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的擴(kuò)展I/O基板6個(gè)或8個(gè)I/O模塊。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的擴(kuò)展I/O基板設(shè)有兩個(gè)連接插座，其中上方的連接插座與CPU基板或上一級(jí)I/O基板相連接，而下方的連接插座與下一級(jí)I/O基板相連接。
7.按照權(quán)利要求1或4所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的柔性可編程控制裝置有1個(gè)CPU基板和3個(gè)擴(kuò)展I/O基板，CPU基板和擴(kuò)展I/O基板的傳輸信號(hào)的距離是30英尺。
8.按照權(quán)利要求1所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，最多達(dá)16個(gè)計(jì)算機(jī)和柔性可編程控制裝置可以被連接起來(lái)并共享1536個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
9.按照權(quán)利要求1所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的柔性可編程控制裝置使用內(nèi)置型RS-485通訊口進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的通訊。
10.按照權(quán)利要求1所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的柔性可編程控制裝置除了本地節(jié)點(diǎn)以外，還可以與15個(gè)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)連接并共享2,048個(gè)I/O點(diǎn)的數(shù)據(jù)，在控制的本地節(jié)點(diǎn)和最遠(yuǎn)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的距離為20000英尺。
11.按照權(quán)利要求1所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)使用繼電器邏輯圖編程語(yǔ)言并集成了I/O模塊、高掃描速度、通訊能力用來(lái)完成從小的I/O系統(tǒng)到大的I/O系統(tǒng)所需的各種要求。
12.按照權(quán)利要求1所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)控制最多達(dá)32個(gè)I/O模塊，并提供了RS-232和RS-485通訊口。
13.按照權(quán)利要求1所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)具有內(nèi)建式點(diǎn)到點(diǎn)接口功能，通過(guò)內(nèi)建式RS-485通訊口用RS-485雙絞線最多可以將16個(gè)PPC控制器連接起來(lái)以共享數(shù)據(jù)。
14.按照權(quán)利要求1所述的柔性可編程控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)支持2048個(gè)I/O點(diǎn)，并能為需要很多I/O或遠(yuǎn)程I/O控制的系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程I/O的控制功能。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種柔性可編程控制系統(tǒng),包括計(jì)算機(jī)和柔性可編程控制裝置,其特征在于:所述的柔性可編程控制裝置包括CPU基板、供電模塊、CPU模塊、I/O模塊,所述的CPU基板包括用于固定模塊的基板本體和用于各模塊間的信號(hào)連接的印刷電路母板,印刷電路母板上設(shè)有分別用于安裝供電模塊、CPU模塊和至少一個(gè)I/O模塊的槽位,所述的供電模塊與所述的CPU模塊相鄰接,而所述的CPU模塊與所述的I/O模塊相鄰接。
文檔編號(hào)G05B19/00GK1325042SQ0010754
公開(kāi)日2001年12月5日 申請(qǐng)日期2000年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月18日
發(fā)明者史珺 申請(qǐng)人:深圳市德維森實(shí)業(yè)有限公司