工業(yè)自動(dòng)化是指機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過程在不需要人工直接干預(yù)或較少干預(yù)的情況下,按預(yù)期的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)測(cè)量、操縱等信息處理和過程控制的統(tǒng)稱。按功能劃分,自動(dòng)化控制具體包括控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等,其中的控制系統(tǒng)被稱為是工廠的“大腦”,是工業(yè)生產(chǎn)尤其是流程工業(yè)的和基礎(chǔ),其安全穩(wěn)定性、效率性直接影響生產(chǎn)流程各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)一般包括儀器儀表系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、SIS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、執(zhí)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。即集散控制系統(tǒng),由輸入輸出模塊、通信模塊、控制器和人機(jī)界面組成,是一種以控制器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為基礎(chǔ),將相關(guān)工藝信號(hào)匯集到系統(tǒng)中,由操作站進(jìn)行監(jiān)視或其他控制操作,以分散控制、集中操作、分級(jí)管理為主要特征的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。側(cè)重于局部邏輯控制相比,DCS更注重模擬量的控制,因此DCS系統(tǒng)擁有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸和管理能力,這也是大型項(xiàng)目廣泛應(yīng)用DCS系統(tǒng)的主要原因。
21世紀(jì)的控制系統(tǒng)將是網(wǎng)絡(luò)與控制結(jié)合的系統(tǒng)。對(duì)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)(Networked Control System,簡(jiǎn)稱NCS)的研究已經(jīng)成為當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域中的課題之一。隨著通信網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)嵌入控制系統(tǒng),這很大地豐富了工業(yè)控制技術(shù)和手段,使自動(dòng)化系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)、控制方法以及人機(jī)協(xié)作方法等方面都發(fā)生了較大的變化,與此同時(shí)也帶來了一些新的問題,如控制與通信的耦合、時(shí)間延遲、信息調(diào)度方法、分布式控制方式與故障疹斷等。
軟件進(jìn)展將采用廣泛使用的通訊標(biāo)準(zhǔn)提供不同設(shè)備的連接,新的PLC指令將立足于增加PLC的智能性,基于知識(shí)的學(xué)習(xí)型的指令也將逐步被引入,以增加系統(tǒng)的能力。可以肯定的是,未來的工廠自動(dòng)化中,PLC將肯定占據(jù)重要的地位,控制策略將被智能地分布開來,而不是集中,超級(jí)PLC將在需要復(fù)雜運(yùn)算、網(wǎng)絡(luò)通信和對(duì)小型PLC和機(jī)器控制器的監(jiān)控的應(yīng)用中獲得使用。
以上這些硬件的改進(jìn),導(dǎo)致了PLC的產(chǎn)品系列的豐富和發(fā)展,使PLC從小的只有10個(gè)I/O點(diǎn)的微型PLC,到可以達(dá)到8000點(diǎn)的大型PLC,應(yīng)有盡有。這些產(chǎn)品系列,用普通的I/O系統(tǒng)和編程外部設(shè)備,可以組成局域網(wǎng),并與辦公網(wǎng)絡(luò)相連。整個(gè)PLC的產(chǎn)品系列概念對(duì)于用戶來說,是一個(gè)非常節(jié)約成本的控制系統(tǒng)概念。
與硬件的發(fā)展相似,PLC的軟件也取得了的進(jìn)展,大大強(qiáng)化了PLC的功能:
·PLC引入了面向?qū)ο蟮木幊坦ぞ撸⑶腋鶕?jù)國(guó)際電工的IEC61131-3的標(biāo)準(zhǔn)形成了多種語言;
· 小型PLC也提供了強(qiáng)大的編程指令,并且因此延伸了應(yīng)用領(lǐng)域;
驅(qū)動(dòng)模塊是用來模擬被測(cè)試模塊的上模塊,相當(dāng)于被測(cè)模塊的主程序。它接收數(shù)據(jù),將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給被測(cè)模塊,啟用被測(cè)模塊,并打印出相應(yīng)的結(jié)果。傳統(tǒng)的單元測(cè)試包括了驅(qū)動(dòng)模塊(driver) 和樁模塊(stub)。驅(qū)動(dòng)模塊的目的很單純,就是為了訪問類庫的屬性和方法,來檢測(cè)類庫的功能是否正確;驅(qū)動(dòng)模塊是用來模擬被測(cè)試模塊的上模塊,相當(dāng)于被測(cè)模塊的主程序。它接收數(shù)據(jù),將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給被測(cè)模塊,啟用被測(cè)模塊,并打印出相應(yīng)的結(jié)果。如果被測(cè)試模塊中的函數(shù)是提供給其他函數(shù)調(diào)用的,在設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí)就應(yīng)該設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)模塊(Driver)。
伺服電機(jī)(servo motor )是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī),是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。
伺服電機(jī)可以控制速度,位置精度非常準(zhǔn)確,可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制,并能快速反應(yīng),在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高等特性,可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類,其主要特點(diǎn)是,當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。