工業(yè)控制系統(tǒng)的主要功能模塊

　　基本的PLC操作

　　過(guò)程控制可以簡(jiǎn)單到何種程度? 我們以一個(gè)常見(jiàn)的家用加熱器為例進(jìn)行說(shuō)明。加熱器部件密封在一個(gè)容器內(nèi)，便于系統(tǒng)通信。這個(gè)概念可以擴(kuò)展到遠(yuǎn)端控制的家用恒溫加熱器，通信距離在幾米左右，通常采用電壓控制。遠(yuǎn)距離傳輸線的阻抗、EMI和RFI使得電壓控制方案的實(shí)施非常困難，這種情況下，電流環(huán)不失為簡(jiǎn)單、有效的解決方案。由基爾霍夫定律可知，電流環(huán)中任何一點(diǎn)的電流等于環(huán)路中其它所有點(diǎn)的電流，由此可以抵消傳輸線阻抗的影響。由于環(huán)路阻抗和帶寬較低(幾百歐姆，并且< 100Hz)，EMI和RFI的雜散拾取被降至最小。PLC系統(tǒng)對(duì)于適當(dāng)?shù)目刂品浅Ｓ杏茫绻S生產(chǎn)系統(tǒng)。

　　PLC的電流環(huán)傳輸

　　電流控制環(huán)的應(yīng)用始于20世紀(jì)早期的電傳打字機(jī)，最早使用的是0–60mA環(huán)路，后來(lái)改為0–20mA環(huán)路，PLC系統(tǒng)率先采用了4–20mA環(huán)路。4–20mA電流環(huán)有很多優(yōu)勢(shì)。在傳統(tǒng)的分立器件設(shè)計(jì)中需要仔細(xì)計(jì)算，而且與當(dāng)前的集成4–20mA IC相比，電路占用很大空間。Maxim推出了幾款20mA器件，包括MAX15500和MAX5661，可有效簡(jiǎn)化4–20mA PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　測(cè)量到的任何電流值都代表一定的信息。實(shí)際應(yīng)用中，4–20mA電流環(huán)路工作在0mA至24mA電流范圍。但0mA至4mA和20mA至24mA電流范圍用于診斷和系統(tǒng)校準(zhǔn)。由于低于4mA和高于20mA的電流用于診斷，可以認(rèn)為介于0mA和4mA之間的讀數(shù)表示系統(tǒng)中傳輸線斷開(kāi)。同樣，介于20mA和24mA之間的讀數(shù)可以表示系統(tǒng)中出現(xiàn)潛在的短路故障。4–20mA通信的增強(qiáng)版稱為高速可尋址遠(yuǎn)端傳感器(HART系統(tǒng))，該系統(tǒng)向下兼容4–20mA儀表。在HART系統(tǒng)中，采用基于微處理器的智能化集成現(xiàn)場(chǎng)器件能夠?qū)崿F(xiàn)雙向通信。根據(jù)HART協(xié)議，能夠在同一4–20mA模擬電流信號(hào)線對(duì)上承載附加的數(shù)字信息，用于過(guò)程控制。

　　PLC的功能可劃分成幾個(gè)功能組。許多PLC廠商將這些功能集成為獨(dú)立模塊，每個(gè)模塊所具備的功能隨具體應(yīng)用而有所不同。很多模塊具有多種功能，可與多種傳感器接口連接。然而，多數(shù)情況下會(huì)針對(duì)特殊應(yīng)用設(shè)計(jì)專用模塊或擴(kuò)展模塊，例如：電阻溫度檢測(cè)器(RTD)、傳感器或熱電偶傳感器。通常，所有模塊具備相同的核心功能：模擬輸入、模擬輸出、分布式控制(例如現(xiàn)場(chǎng)總線)、接口、數(shù)字輸入和輸出(I/O)、CPU以及電源。