工业控制的演变与趋势

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工业控制的演变[编辑 | 编辑源代码]

继电器外观

早期是以电力直接控制方式为媒介,以人工手动操作开关方式启动或断路传输电子讯号,将电源直接输送至受控制的对象,用以启动负载运转或停止。

例如:

  • 电灯控制
  • 驱动马达

这种方式做为控制方式容易受到接点数量限制,而且控制功能会受限,不同功能使用方式就必须使用不同型态开关来设计控制方式。

例如:

  • 客厅电灯使用单切的手捺开关(Thumbler switch)
  • 楼梯灯须采用双切的手捺开关作为两处控制的功能

再来,若负载容量变大则开关体积也需相对增大,操作上会更费力。

以电磁力操控的电驿(继电器)产品上市后,解决了大容量开关操作费力问题。电驿多组合接点大幅增加设计控制功能的范围与能力,同时串并联的观念发展的组合逻辑与顺序逻辑理论相继被提出后,电控设计范围与控制能力也大幅提高。

自从电晶体、积体电路诞生后,以AND、OR、NOT逻辑运算所需设计的半导体元件逻辑闸(Gate),以及应付顺序控制的各种正反器(Filp Flop)元件,都具有体积小,执行速度快以及不容易损坏的优点,在复杂控制设计中,明显取代许多传统接点控制难以完成的任务,至此,控制设计也进入了电子控制时代。

工业控制的新趋势[编辑 | 编辑源代码]

电子化的程式控制取代传统的控制方式[编辑 | 编辑源代码]

STC89C52单片机芯片

电子电路初期以逻辑闸及正反器设计出来的控制电路,仍需要完成电路板回路接线才能执行电路设计功能。在微处理器开发出来后,路需发展更多高性能的电子化元件, 例如

  • 单晶片
  • GAL
  • PAL
  • CPLD

以上这些元件都可以输入程式设计回路动作,来取代以往电路的大部分控制接线,但是在PLC可程式控制器推出后,就以使用简单、功能完整、操作方便与稳定性高胜出。 在PLC可以利用记忆体元件储存IC晶片,在程式执行后再依需求呼叫使用,相对于电机工作人员长期使用的电驿为主的传统控制元件 包括:电力电驿、计时器、计数器、闪烁电驿、保持电驿、棘轮电驿、ON/OFF时限电驿等,大部分元件将被取代,只保留以下部分元件在程式控制中继续使用。

  • 输入讯号检测需要的按钮开关、切换开关、极限开关、积热电驿等
  • 大负载作为接点放大电路的电磁接触器或SSR。
  • 作为负载运转与过载警报指示用的指示灯、蜂鸣器。

程式设计取代大部分控制配线[编辑 | 编辑源代码]

传统电驿控制盘必须在所有控制元件,完成控制回路与主回路接线,控制功能才能展现,以PLC程式控制则除了输入与输出部分以及主电源回路要配线外,其馀控制回路得以程式设计方式取代配线。由于撰写程式取代配线,控制方式还可以随时更改重新设计而不需要更动原有配线。

程式控制功能不断开发增加回路设计效能[编辑 | 编辑源代码]

程式控制具有传统电驿不容易做到的资料暂存器元件可供使用,而且还可以进行算数与逻辑运算能力,因此延伸出控制操作功能。

例如

  • 位移控制
  • 旋转控制
  • 万年历
  • 类比/数位转换
  • 伺服定位控制
  • 温度控制

大幅提高控制设计范围与能力。

具有强大扩充功能[编辑 | 编辑源代码]

  1. 透过通讯界面可以与电脑连线,从事程式输入或监控操作过程,也可以执行数据资料搜集处理。
  2. 透过区域网路来远端监控、维护或监测。


参考资料[编辑 | 编辑源代码]