变速驱动器为一系列工业应用带来了精确、智能的运动控制。仅制造业就依赖于旋转和输送材料、泵送液体、用风扇冷却或加热空气、包装和堆放成品的机器,而这些机器是大部分自动进行的相互关联的操作的一部分。
为了在这种环境中发挥作用,驱动器完全依赖于PLC(可编程逻辑控制器)的控制和协调能力。然而,考虑到它绝不是一项新技术——第一批模型几乎是在五十年前制造的——不可避免地会出现一个问题:PLC 为何如此适合这项工作?
PLC 的开发是为了替代计算机的电源,取代以前用于控制工厂机械的硬连线电源继电器组。维护和排除这些旧机电神经中枢的故障非常困难:巨大的外壳给技术人员带来了继电器、计时器、计数器、保险丝和终端的墙壁,中间还有纵横交错的点对点布线。更换故障线圈或磨损的触点已经足够具有挑战性了;修改系统本身的用途可能需要大规模重建。
微芯片的到来不可避免地将这些令人好奇的橱柜载入工程史册。20 世纪 60 年代 Allen-Bradley 的研究工程师 Odo Struger(1931-1998)和 1968 年响应通用汽车发出的创意征集的 Dick Morley(1932-2017)都被称为 PLC 之父。他们都看到,中继系统为了控制机器而执行的一系列事件可以被转化并微型化为计算机程序的形式。
那么它就是一台计算机。但 PLC 是一种非常特殊的计算机;它就是这样被设想的,直到今天仍然如此。但通过什么方式呢?
为什么选择 PLC 而不是 PC?
也许最明显的答案(看看它)是 PLC 的物理结构非常坚固;这东西很坚固。这意味着其设计的各个方面(从组件材料的选择到温度控制和外壳样式等功能)都是为了保护设备免受灰尘、湿度、振动、温度等挑战。
PLC独特的设计还必须适应重要的输入/输出安排——远远超过奇怪的记忆棒或打印机。只要 PLC 控制的操作很复杂,PLC 的输入信号(来自开关、传感器、断路器等)与输出命令(发送至电机、灯、阀门等)的列表就很长。
但 PLC 和个人计算机之间最根本的区别在于它们的编程语言。梯形逻辑(或梯形图)以通过继电器方案直接对工作流建模的方式顺序编码操作指令。这使得它对工程师来说非常友好。与少数其他简单语言(特别是功能块图)一起,它仍然是标准编程方法。PLC 通过直接控制信号或通过数字通信协议(Modbus 长期以来一直是最流行的)或通过两者的组合与
变速驱动器进行通信。因此,可以执行全方位的设备命令:从简单地指示驱动器运行电机以及旋转方向,到最重要的加速和减速参数的实时调整。 只有当驱动器与 PLC 进行实时双向通信时,才能充分发挥驱动器以最佳速度运行电机的潜力。PLC 监控驱动器的性能,持续检查状态和故障代码,例如通过目标与实际输出电流的比较得出的故障代码。这种输出监控影响驱动命令性质的方式对于系统的智能至关重要。
PLC 对自动化行业的影响
PLC 对自动化行业产生了革命性的影响,它能够洞察和控制复杂的机械系统,与单个未识别的“故障”可能导致制造工厂的最佳部分陷入瘫痪的时代相去甚远。它们多年来的持久成功在很大程度上归功于其本质上的简单性以及其所有的处理能力。
然而,没有一项技术能够永远不受进步影响。最终,PLC 与其他任何东西一样,都必须反映机器和设备制造方式的关键发展。
持续发展
尤其是小型化——正是这种力量将早期的电子活动从继电器墙转移到了电路板——继续使处理器、零部件和电路板本身变得更加紧凑。因此,即使 PLC 的尺寸减小,它们也变得更加强大(速度更快且内存容量显着提高)。现在,单个 PLC 可以轻松完成几个前代 PLC 的工作。这种进步可以体现在他们同时适应多种通信协议的能力,或者他们的软件开发人员可以混合和匹配不同的编程语言的事实。
当然,具有讽刺意味的是,这种功能顺序实际上对于许多设备(包括驱动器)的控制来说并不是必需的。如果简单的效率是优先考虑的,那么复杂的能力充其量可能是无关紧要的,最坏的情况是一种负担(例如在网络安全方面)。因此,新一代机器控制器(紧凑型类似 PLC 的设备)已经发展起来,可以接管高端 PLC 已经无法完成的一些工作。
这种用于变速驱动器的控制器在内存和输入/输出容量方面比 PLC 更有限,板载提供、定制编程并具有直观的图形界面,相对便宜、省时且易于使用(以及与更大的网络或系统集成)。
PLC 和驱动器,完美搭配?
因此,驱动器和 PLC 之间的传统关系正在经历一个变革时期。这是一场可能只有旧式系统架构无法生存的剧变。基本原理——通过编程能力使驱动器变得智能——一如既往地充满电。
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