工業控制的演變與趨勢

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工業控制的演變[编辑 | 编辑源代码]

繼電器外觀

早期是以電力直接控制方式為媒介,以人工手動操作開關方式啟動或斷路傳輸電子訊號,將電源直接輸送至受控制的對象,用以啟動負載運轉或停止。

例如:

  • 電燈控制
  • 驅動馬達

這種方式做為控制方式容易受到接點數量限制,而且控制功能會受限,不同功能使用方式就必須使用不同型態開關來設計控制方式。

例如:

  • 客廳電燈使用單切的手捺開關(Thumbler switch)
  • 樓梯燈須採用雙切的手捺開關作為兩處控制的功能

再來,若負載容量變大則開關體積也需相對增大,操作上會更費力。

以電磁力操控的電驛(繼電器)產品上市後,解決了大容量開關操作費力問題。電驛多組合接點大幅增加設計控制功能的範圍與能力,同時串並聯的觀念發展的組合邏輯與順序邏輯理論相繼被提出後,電控設計範圍與控制能力也大幅提高。

自從電晶體、積體電路誕生後,以AND、OR、NOT邏輯運算所需設計的半導體元件邏輯閘(Gate),以及應付順序控制的各種正反器(Filp Flop)元件,都具有體積小,執行速度快以及不容易損壞的優點,在複雜控制設計中,明顯取代許多傳統接點控制難以完成的任務,至此,控制設計也進入了電子控制時代。

工業控制的新趨勢[编辑 | 编辑源代码]

電子化的程式控制取代傳統的控制方式[编辑 | 编辑源代码]

STC89C52单片机芯片

電子電路初期以邏輯閘及正反器設計出來的控制電路,仍需要完成電路板迴路接線才能執行電路設計功能。在微處理器開發出來後,路需發展更多高性能的電子化元件, 例如

  • 單晶片
  • GAL
  • PAL
  • CPLD

以上這些元件都可以輸入程式設計迴路動作,來取代以往電路的大部分控制接線,但是在PLC可程式控制器推出後,就以使用簡單、功能完整、操作方便與穩定性高勝出。 在PLC可以利用記憶體元件儲存IC晶片,在程式執行後再依需求呼叫使用,相對於電機工作人員長期使用的電驛為主的傳統控制元件 包括:電力電驛、計時器、計數器、閃爍電驛、保持電驛、棘輪電驛、ON/OFF時限電驛等,大部分元件將被取代,只保留以下部分元件在程式控制中繼續使用。

  • 輸入訊號檢測需要的按鈕開關、切換開關、極限開關、積熱電驛等
  • 大負載作為接點放大電路的電磁接觸器或SSR。
  • 作為負載運轉與過載警報指示用的指示燈、蜂鳴器。

程式設計取代大部分控制配線[编辑 | 编辑源代码]

傳統電驛控制盤必須在所有控制元件,完成控制迴路與主迴路接線,控制功能才能展現,以PLC程式控制則除了輸入與輸出部分以及主電源迴路要配線外,其餘控制迴路得以程式設計方式取代配線。由於撰寫程式取代配線,控制方式還可以隨時更改重新設計而不需要更動原有配線。

程式控制功能不斷開發增加迴路設計效能[编辑 | 编辑源代码]

程式控制具有傳統電驛不容易做到的資料暫存器元件可供使用,而且還可以進行算數與邏輯運算能力,因此延伸出控制操作功能。

例如

  • 位移控制
  • 旋轉控制
  • 萬年曆
  • 類比/數位轉換
  • 伺服定位控制
  • 溫度控制

大幅提高控制設計範圍與能力。

具有強大擴充功能[编辑 | 编辑源代码]

  1. 透過通訊界面可以與電腦連線,從事程式輸入或監控操作過程,也可以執行數據資料蒐集處理。
  2. 透過區域網路來遠端監控、維護或監測。


參考資料[编辑 | 编辑源代码]