西门子中国授权代理商
(1)PLC的发展大体上可分为3个阶段:
①形成期(1970―1974年)
在这一期间PLC以准计算的面貌与用户见面。在软件上采用机器码和汇编语言编写应用程序,在硬件上采用中小规模集成电路构成系统。其功能于开关逻辑控制,且价格昂贵,只在一些大型生产设备和自动生产线上使用。
②成熟期(1973―1978年)
在这一时期,一方面随着大规模集成电路的出现,出现了以微处理器为核心的新一代PLC,另一方面采用了梯形图语言,通俗易懂。由此称为PLC,且技术也日趋完善。
③大发展时期(1977――至今)
由于PLC技术的发展始终保持两个特点:一是继承继电器控制系统的特点,二是应用了计算机技术。随着PLC应用的扩大,全面促进了PLC的生产和研究,产品的品种也越来越多,需求量也越来越大,很受欢迎,PLC也成为工业控制领域中占主导地位的基础自动化设备。国家已形成为重要产业。据不*统计,世界PLC总销售额1987年为25亿美元,1988年为31亿美元,比前一年增长24%。1989年为36亿美元,比上一年增长16%。新的生产家不断涌现,产量产值大幅度增加,价格也普遍下降。
据美国《控制工程》杂志统计,1984年美国注册生产的厂家有48家,其中较有名的有AB(Allen bradly)公司、GM(Gould Modicon)公司、TI仪器(Texas Instruments)公司、GE(General Electric)公司、西屋(Westen House)电气公司等。
据日本《自动化》杂志统计,1982年日本有40家工厂生产PC,其中较有名的有三菱、日立、立石、夏普、安川、东芝、富士等公司。
据德国《工业电气电子》杂志统计,1984年欧州有60家生产PLC的厂家,其中较有名的有德国西门子公司、BBC公司、AEG公司及法国的TE公司等。
(2)随着国外PLC技术的日益发展,其应用也越来越广泛,其范围通常可分成五大类型
①顺序控制
这是现今PLC应用广泛的领域,可以取代传统的继电器顺序控制可以用于单机、多级制式生产自动线控制。如:注塑机、印刷机械、组合机床、装配生产线、包装生产线、电镀车间及电梯控制线路等等。
②运动控制
PLC制造商目前已提供了拖动步进电机式伺服电机的单轴式多轴位置控制模块。在多数情况下,PLC把描述目标位置的数据送给模块,模块移动一轴式数轴到目标位置。当每个轴移动时,位置控制模块保持适当的速度和加速度,确保运动平滑。运动的编程可用PLC的语言完成,通过编程器输入。
③过程控制
PLC能控制大量的物理参数。例如:温度、压力、速度和流量。PID(Proportional-Integral-Derivative)模块的提供使PLC具有了闭环控制的功能,即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。当由于控制过程中某个变量出现偏差时,PID控制算法会计算出正确的输出,把变量保持在设定值上。
④数据处理
在机械加工中,出现了把支持顺序控制的PLC和计算数值控制(CNC)设备紧密结合的趋向。较有名的日本FANUC公司推出的SYSTEM 10.11.12系列,已将CNC控制功能作为PLC的一部分。为了实现PLC和CNC设备之间内部数据自由传递,该公司采用了窗口软件,通过窗口软件用户可以自由编程,由PLC连至CNC设备使用。预计今后几年CNC系统将变成以PLC为主体的控制和管理体系。
⑤通信
为了适应国外近年来兴起的工厂自动化(FA)系统发展需要,发展了PLC之间、PLC与上级计算机之间的通信功能,它们都采用光纤通信多级传递。输入/输出模块按功能各自放置在生产现场分散控制,采用网络联结构成集中管理信息的分布式网络系统。
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自然界存在着各种形式的波,比如海浪、地震、声波、爆破、空气中传播的声音,或者身体运转的自然节律。物理世界里,能量、振动粒子和不可见的力无处不在。是光(波粒二象物质)也有自己的频率,并因为频率的不同呈现出不同的颜色。
示波器
示波器是任何设计、制造或是维修电子设备的必备之物。当今世界瞬时万变,工程师们需要好的工具,快速而地解决测量疑难。
示波器的用途不仅仅局限于电子领域。示波器利用信号变换器,适用于各种各样的物理现象。信号变换器能够响应各种物理激励源,使之转变为电信号,包括声音、机械应力、压力、光、热。麦克风属于信号变换器,它实现把声音转变为电信号。由示波器收集科学数据的例子如图1所示。
什么是示波器,它是如何工作的?
示波器是一种形象地显示信号幅度随时间变化的波形显示仪器,是一种综合的信号特性测试仪,是基本的电子测量仪器,它描绘电信号的图形曲线。在大多数应用中,呈现的图形能够表明信号随时间的变化过程:垂直(Y)轴表示电压,水平(X)轴表示时间。有时称亮度为Z轴。(参看图2)
示波器的类型
电子设备可以划分为两类:模拟设备和数字设备。模拟设备的电压变化连续,而数字设备处理的是代表电压采样的离散二元码。传统的电唱机是模拟设备,而CD播放器是属于数字设备。
同样,示波器也能分为模拟和数字类型。模拟和数字示波器都能够胜任大多数的应用。对于一些特定应用,由于两者具备的不同特性,每种类型都有适合和不适合的地方。作进步划分,数字示波器可以分为数字存储示波器(DSO)、数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。
模拟示波器
在本质上,模拟示波器工作方式是直接测量信号电压,并通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。示波器屏幕通常是阴极射线管(CRT)。电子束投到荧幕的某处,屏幕后面总会有明亮的荧光物质。当电子束水平扫过显示器时,信号的电压是电子束发生上下偏转,跟踪波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一位置电子束投射的频度越大,显示得也越亮。
CRT限制着模拟示波器显示的频率范围。在频率非常低的地方,信号呈现出明亮而缓慢移动的点,而很难分辨出波形。在高频处,起局限作用的是CRT的写速度,当信号频率超过CRT的写速度时,显示出来的过于暗淡,难于观察。模拟示波器的极限频率约为1CHz.
当把示波器探头和电路连接到一起后,电压信号通过探头到达示波器的垂直系统。图13描述模拟示波器是如何显示被测信号。设置垂直标度(对伏特/格进行控制)后,衰减器能够成小信号的电压,而放大器可以增加信号电压。随后,信号直接到达CRT的垂直偏转板。电压作用于这些垂直偏转板,引起亮点在屏幕中移动。亮点是由打在CRT内部荧光物质上的电子束产生的。正电压引起点向上运动,而负电压引起点向下运动。
数子示波器
与模拟示波器不同,数字示波器通过模数转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息。它捕获的是波形的一系列样值,并对样值进行存储,存儲限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止。随后,数字示波器重构波形。
数字示波器分为数字存储示波器(DSO) 、数字荧光示波器(DPO)和采样示波器,
数字的手段则意味着,在示波器的显示范围内,可以稳定、明亮和清晰地显示任何频率的波形。对重复的信号而言,数字示波器的带宽是指示波器的前端部件的模拟带宽,一般称之为3dB点。对于单脉冲和瞬态事件,例如脉冲和阶跃波,带宽局限于示波器采样率之肉
什么是模拟示波器
模拟示波器,采用的是模拟电路(示波管,其基础是电子枪)电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上,屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。工作方式是直接测量信号电压,并且通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。
模拟示波器特点
模拟示波器天生具备概率显示的特点,由于荧光屏的余辉暂留,不同概率出现的波形事件会以不同亮度出现在屏幕上,但由于波形的再现过程无法停止,某些偶然出现的单次事件因不具备一定的持续性而无法显示。概率显示是一个很有用的功能,比如某个波形上一个不是每次都出现的毛刺,如果用DSO,则这个毛刺的显示会不停的抖动,如果你暂停显示,则可能没有毛刺,也可能有毛刺,你无法判断毛刺出现的概率,如果用ART,则这个毛刺的出现概率会以不同亮度显示,因为这个特性,目前在开关电源开发领域,模拟示波器以其低廉的价格被广泛使用。
模拟示波器原理
模拟式示波器的核心部件是阴极射线示波管,电子枪发射出电子束,经过Y偏转板和X偏转板后电子束射向荧光屏。
(1)当把待测试信号施加到Y偏转板,而X轴偏转板不加电压时,在荧光屏的左侧纵坐标上就会打出一个亮点,且电压越大亮点位置越高。
(2)当把锯齿波信号施加到X偏转板,而在Y偏转板不加电压时,随着锯齿波电压的升高,光点从屏幕左边均匀移动到屏幕右边。当锯齿波从零开始后,又迅速从左边重复移动。
故对于模拟示波器,Y偏转板上应施加待测信号,X偏转板上应施加锯齿波信号(扫描信号)。但仅靠上述描述,还不足以将信号波形稳定的显示在示波器屏幕上。当X轴偏转板锯齿波自动触发时,由于触发位置的不确定,使得观察者在示波器上看到的波形好像是在滚动,且有多条波形重叠。
为解决这个问题,引出触发概念。即满足何种触发条件下打开X偏转板上的锯齿波的问题?模拟示波器上存在触发电平旋钮(level),并能够选择上升/下降沿(slope)触发。当确定一个直流触发电压并选择上升沿触发时,示波器荧光屏上的图形如图3所示。
从图3中也能看出X轴锯齿波周期决定了横轴时基的大小。当锯齿波周期越长(三角部分宽度越宽),则时基(time/div,横轴每格代表的时间)越大,显示屏上显示的波形周期数越多。