自動化專業(yè)英語(翻譯)P3U3教學課件

自動化專業(yè)英語教程教學課件July28,2007Email:wanghongwen@http://自動化專業(yè)英語教程教學課件July28,2007Emai1P3U3APLCOverview第三部分第三單元APLC概述APLC概述1.課文內(nèi)容簡介：主要介紹《PLC控制技術(shù)》中可編程序控制器的起源、結(jié)構(gòu)、工作方式、編程與發(fā)展前景等內(nèi)容。2.溫習《PLC控制技術(shù)》中緒論的內(nèi)容。3.生詞與短語P3U3APLCOverview2P3U3APLCOverview第三部分第三單元APLC概述hard-wiredn.硬接線supervisionn.監(jiān)督,管理socketn.插座kerneln.內(nèi)核vendorn.賣主，供應(yīng)商harmonizev.協(xié)調(diào)pollingn.輪詢reusabilityn.可用性CAN控制器局域網(wǎng)，一種現(xiàn)場總線accommodatev.容納，使適應(yīng)rackn.架子，導(dǎo)軌P3U3APLCOverview3P3U3APLCOverview第三部分第三單元APLC概述4.難句翻譯[1]OnecanalsoimplementagatewaybymeansofanOPCDXserver,aSCADAapplicationoraspecificcommunicationcardsuchastheAPPLICOMone.句中的OPCDX即OLEforProcessControlDataExchange.OLE(ObjectLinkingandEmbedding)為對象的鏈接與嵌入，SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。5.參考譯文APLC概述許多不同的過程控制系統(tǒng)的自動化，如控制生產(chǎn)機械或工廠生產(chǎn)線，由被稱為可編程邏輯控制器（PLC）的小型計算機完成。1968年，通用汽車公司首創(chuàng)PLC并應(yīng)用于汽車工業(yè)，并開發(fā)第一個PLC工程，用電子控制器替代硬接線的繼電器系統(tǒng)。P3U3APLCOverview4P3U3APLCOverview第三部分第三單元APLC概述隨著PLC的出現(xiàn)，工廠過程控制的集中化，尤其在汽車工業(yè)中，得到了大幅提高。PLC的架構(gòu)PLC是一個無盤的緊湊計算機，包含所有過程控制必需的軟硬件。他們通常用于自動化控制應(yīng)用（如閉環(huán)控制），可以獨立存在，也可以連到分布I/O，其他PLC或者監(jiān)控計算機。這些連接通過現(xiàn)場總線建立，如WorldFIP,PROFIBUS或者Ethernet.典型的PLC包含：電源程序運行的CPU輸入輸出模塊可選通信模塊可用IO模塊支持很多電氣接口：

P3U3APLCOverview5P3U3APLCOverview第三部分第三單元APLC概述模擬模塊(+/-10V,+/-1V,4-20ma,電阻,等)溫度測量(pt100,Ni100,等).數(shù)字模塊(+/-24V,220V,等.)TTL模塊(BeckhoffI/O模塊,等.)RS232模塊其他圖3-3A-1一個典型的PLC系統(tǒng)P3U3APLCOverview6P3U3APLCOverview第三部分第三單元APLC概述這些模塊可以連接到PLC的內(nèi)部總線上，也可以通過總線連接器和現(xiàn)場總線單元（如PROFIBUS,WorldFIPorCAN）連接，并于其他PLC共享總線。用戶的硬件很難和PLC內(nèi)部總線直接連接。解決的方案是使用特定接口卡（如HMS的AnyBus卡）作為標準現(xiàn)場總線接口（如PROFIBUS,CAN,andWorldFIP）集成用戶硬件?，F(xiàn)在，PLC提供基于以太網(wǎng)的通信。盡管基于TCP/IP和IEEE802.2，每個廠商的PLC協(xié)議都不同。因此，默認情況下，不同廠商的PLC不能通過以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)。但是，施耐德的的PLC擁有接口庫，可以用西門子PLC實現(xiàn)RFC1000，也可以使用OPCDX服務(wù)器，SCADA應(yīng)用，或者特定通信接口卡，如APPLICOMone，作為網(wǎng)關(guān)?；赑LC的方案可以很好用于兩層控制體系架構(gòu)中，前端層獨立于監(jiān)控層。過程控制（輸入輸出，讀出，閉環(huán)控制等）既不依賴于網(wǎng)絡(luò)，也不依賴于遠程電腦，它更為安全。PLC具有長期可用性，并得到支持：通常情況下，老的軟硬件可以得到各自制造商的至少10年的支持。P3U3APLCOverview7P3U3APLCOverview第三部分第三單元APLC概述PLC操作PLC使用制造商提供的特定操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)處理：CPU狀態(tài)(開始，停止，初始化,等);用戶程序的調(diào)用中斷內(nèi)存和編程設(shè)備和其他通信設(shè)備通信PLC采用輪詢的方式執(zhí)行精確的循環(huán)。循環(huán)包括連續(xù)執(zhí)行的三部分（如圖3-3A-2所示）：讀輸入狀態(tài)。PLC內(nèi)核讀取所有輸入模塊，并把數(shù)值復(fù)制到內(nèi)部輸入內(nèi)存區(qū)域執(zhí)行用戶程序狀態(tài)。PLC內(nèi)核訪問所有PLC內(nèi)存區(qū)域，執(zhí)行用戶程序。并把執(zhí)行結(jié)果存貯在內(nèi)部輸出內(nèi)存中。寫輸出狀態(tài)。PLC內(nèi)核復(fù)制內(nèi)部輸出內(nèi)存內(nèi)容到輸出模塊。P3U3APLCOverview8P3U3APLCOverview第三部分第三單元APLC概述圖3-3A-2西門子PLC掃描周期除了循環(huán)，操作系統(tǒng)還管理中斷（硬件中斷、用戶程序錯誤等）。用戶程序（控制程序）由供應(yīng)商特定的開發(fā)環(huán)境生成，然后下載到目標CPU中。它會保存在CPU的ROM中，即使掉電也不會丟失。通常，所有的PLC都有兩種運行狀態(tài)：運行和停止，由鑰匙或者軟件控制。上電時，PLC會根據(jù)事先設(shè)定進入運行或者停止狀態(tài)。PLC編程PLC程序的開發(fā)包括兩個方面。定義硬件組態(tài)和生成用戶程序源代碼。硬件組態(tài)描述了模塊（IO和通信）及其在PLC中安裝順序，IO的尋址也將根據(jù)這個順序自動生成。P3U3APLCOverview9P3U3APLCOverview第三部分第三單元APLC概述源代碼由供應(yīng)商特定的集成開發(fā)環(huán)境生成。通常他們由一系列工具組成：設(shè)置管理應(yīng)用設(shè)置分配硬件參數(shù)設(shè)置總線和連接設(shè)備設(shè)置通信鏈路為PLC創(chuàng)建用戶程序下載程序并測試用戶程序可以用國際電工委員會的IEC1131-3推薦的五種語言中任何一種完成。IEC1131-3是一個試圖在一個國際標準之下涵蓋PLC編程語言的世界標準。它通過對編程接口的標準化，協(xié)調(diào)人們看待工業(yè)控制的方式。包括用來構(gòu)建程序內(nèi)部組織的順序功能圖定義和其他四種內(nèi)部操作語言：梯形圖、功能框圖、結(jié)構(gòu)文本和指令表。前三種語言是圖形化的，后兩種是文本的。每個生產(chǎn)商都有自己的專用語言。P3U3APLCOverview10P3U3APLCOverview第三部分第三單元APLC概述通過模塊化和變量的定義，每個程序都得以結(jié)構(gòu)化和簡化，增強了可用性。此外，IEC1131-3定義了控制系統(tǒng)的組態(tài)方式。但是，在語言方面有些不同。源代碼并非100%兼容。主要問題在于硬件尋址和PLC內(nèi)核（操作方式，如何處理中斷，如何調(diào)用用戶程序等）大多數(shù)PLC供應(yīng)商屬于PLCopen組織，它是一個獨立于生產(chǎn)商和產(chǎn)品的世界協(xié)會，致力于通過尋求IEC1131-3開放軟件開發(fā)標準，為PLC用戶帶來更多的價值。今天的PLC隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，編程語言，通信能力和其他很多性能都進一步提高?，F(xiàn)在的PLC提供了更快的掃描時間，更高效的利用內(nèi)存空間，高密度的I/O系統(tǒng)和非傳統(tǒng)設(shè)備直接連接到PLC的特殊接口。它們不但可以和其他控制系統(tǒng)進行通信，還具有執(zhí)行報告功能，診斷自身、機器或過程的故障。通常用大小來對現(xiàn)在的PLC進行分類，它標志著適用的具體應(yīng)用的特點和類型。小型化的，非模塊化的PLC，也被稱為固定IO的PLC，通常內(nèi)存更小，適合I/O數(shù)量不多的固定場合中。模塊化PLC擁有背板或?qū)к?，可以用來安裝多個I/O模塊，適用于更復(fù)雜的應(yīng)用中。P3U3APLCOverview11P3U3APLCOverview第三部分第三單元APLC概述PLC具有如此多的優(yōu)點，顯而易見，它們已經(jīng)成為一個工業(yè)標準，并將在未來繼續(xù)它們的輝煌。P3U3APLCOverview12P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來

BPAC—新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來1.課文內(nèi)容簡介：這是一篇在分析了工業(yè)控制用計算機和可編程序控制器各自的優(yōu)、缺點后對未來工業(yè)控制系統(tǒng)展望性文章。通過本篇文章的學習，既可使學生更深刻地理解工業(yè)控制用計算機和可編程序控制器的使用特點，也對啟發(fā)學生們的原創(chuàng)性思維大有裨益。2.溫習《PLC控制技術(shù)》、《計算機控制技術(shù)》中緒論的內(nèi)容，并總結(jié)歸納出各自的特點。3.生詞與短語P3U3BPACsforIndustrialCont13P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來whitepaper白皮書passionateadj.激烈的functionalityn.功能性highend高端spurv.刺激discontinuityn.不連續(xù)relentlesslyadv.無情地，殘酷地unparalleledadj.無比的，空前的systemcrash系統(tǒng)崩潰rebootn.重新啟動patchv.修補factoryfloor工廠車間barcodescanner條碼掃描儀criterian.標準P3U3BPACsforIndustrialCont14P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來commercialofftheshelf(COTS)商業(yè)現(xiàn)貨acronymn.首字母縮寫詞quadratureencoder正交編碼器seamlessadj.無縫的architecturen.架構(gòu)mirrorv.鏡像de-factoadj.事實上的，實際的XML可擴展標記語言SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言housekeepingn.常規(guī)事務(wù)rigidityn.嚴格datalogging數(shù)據(jù)記錄in-depthadv.深入地determinismn.確定性P3U3BPACsforIndustrialCont15P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來4.難句翻譯[1]Sothe“twentypercenters”eitherlivedwithoutfunctionalitynoteasilyaccomplishedwithaPLCorcobbledtogetherasystemthatincludedaPLCforthecontrolportionofthecodeandaPCforthemoreadvancedfunctionality.因此那些要開發(fā)“20%應(yīng)用”的工程師們要么使用一個PLC，無法輕松實現(xiàn)系統(tǒng)所需的功能，要么采用既包含PLC又包含PC的混合系統(tǒng)，他們利用PLC來執(zhí)行代碼的控制部分，用PC來實現(xiàn)更高級的功能。[2]Multi-domainfunctionality,Atleast2oflogic,motion,PIDcontrol,drives,andprocessonasingleplatform.多功能性，在一個平臺上有邏輯、運動、PID控制、驅(qū)動和處理中的至少兩種以上功能。[3]Singlemulti-disciplinedevelopmentplatformincorporatingcommontaggingandasingledatabaseforaccesstoallparametersandfunctions.單一的多規(guī)程開發(fā)平臺使用通用標簽和單一的數(shù)據(jù)庫來訪問所有的參數(shù)和功能。P3U3BPACsforIndustrialCont16P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來[4]TheseRTOSsprovidethecapabilitytocontrolallaspectsofthecontrolsystem,fromtheI/Oreadandwriteratestothepriorityofindividualthreadsspawnedonthecontroller.這些RTOS能控制系統(tǒng)的各個層面，從I/O讀寫速率到控制器上各個線程的優(yōu)先級。5.參考譯文BPAC—新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來隨著許多廠商已生產(chǎn)出能結(jié)合PC功能和PLC可靠性的可編程自動化控制器（PAC），目前控制系統(tǒng)已逐漸開始采用PAC。本白皮書介紹PAC的起源以及它與PLC和PC的區(qū)別，并指出了使用PAC的工業(yè)控制未來發(fā)展方向。P3U3BPACsforIndustrialCont17P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來PAC將成為未來的工業(yè)控制方式和基于PC控制系統(tǒng)相比，有關(guān)PLC（可編程邏輯控制器）優(yōu)勢和劣勢的激烈爭論已經(jīng)持續(xù)了十年。由于PC和PLC在技術(shù)上的差別越來越小，并且隨著PLC采用了商業(yè)化（COTS）硬件以及PC能采用實時操作系統(tǒng)，從而出現(xiàn)了一種新類型的控制器——PAC。PAC的概念是由自動化研究機構(gòu)(ARC)提出的，它表示可編程自動化控制器，用于描述結(jié)合了PLC和PC功能的新一代工業(yè)控制器。傳統(tǒng)的PLC廠商使用PAC的概念來描述他們的高端系統(tǒng)，而PC控制廠商則用來描述他們的工業(yè)化控制平臺。在PLC被開發(fā)出來的三十年里，它經(jīng)過不斷地發(fā)展，已經(jīng)能結(jié)合模擬I/O，網(wǎng)絡(luò)通信以及采用新的編程標準如IEC61131-3。然而，工程師們只需利用數(shù)字I/O和少量的模擬I/O數(shù)以及簡單的編程技巧就可開發(fā)出80%的工業(yè)應(yīng)用。來自ARC、聯(lián)合開發(fā)公司（VDC）以及網(wǎng)上PLC培訓資源PLC.net的專家估計：P3U3BPACsforIndustrialCont18P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來77%的PLC被用于小型應(yīng)用（低于128I/O）72%的PLCI/O是數(shù)字的80%的PLC應(yīng)用可利用20條的梯形邏輯指令集來解決由于采用傳統(tǒng)的工具可以解決80%的工業(yè)應(yīng)用，這樣就強烈地需要有低成本簡單的PLC；從而促進了低成本微型PLC的增長，它帶有用梯形邏輯編程的數(shù)字I/O。然而，這也在控制技術(shù)上造成了不連續(xù)性，一方面80%的應(yīng)用需要使用簡單的低成本控制器，而另一方面其它的20%應(yīng)用則超出了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)所能提供的功能。工程師在開發(fā)這些20%的應(yīng)用需要有更高的循環(huán)速率，高級控制算法，更多模擬功能以及能更好地和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)集成。在八十和九十年代，那些要開發(fā)“20%應(yīng)用”的工程師們已考慮在工業(yè)控制中使用PC。PC所提供的軟件功能可以執(zhí)行高級任務(wù)，提供豐富的圖形化編程和用戶環(huán)境，并且PC的COTS部件使控制工程師能把不斷發(fā)展的技術(shù)用于其它應(yīng)用。這些技術(shù)包括浮點處理器；高速I/O總線，如PCI和以太網(wǎng)；固定數(shù)據(jù)存儲器；圖形化軟件開發(fā)工具。而且PC還能提供無比的靈活性，高效的軟件以及高級的低成本硬件。P3U3BPACsforIndustrialCont19P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來然而，PC還不是非常適合用于控制應(yīng)用。盡管許多工程師在集成高級功能時使用PC，這些功能包括模擬控制和仿真、連接數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)功能以及和第三方設(shè)備通信，但是PLC仍然在控制領(lǐng)域中處于統(tǒng)治地位?；赑C控制的主要問題是標準PC并不是為嚴格的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的。PC主要面臨三大問題： 穩(wěn)定性：通常PC的通用操作系統(tǒng)不能提供用于控制足夠的穩(wěn)定性。安裝基于PC控制的設(shè)備會迫使處理系統(tǒng)崩潰和未預(yù)料到的重啟。 可靠性：由于PC帶有旋轉(zhuǎn)的磁性硬盤和非工業(yè)性牢固的部件，如電源，這使得它更容易出現(xiàn)故障。 不熟悉的編程環(huán)境：工廠操作人員需要具備在維護和排除故障時恢復(fù)系統(tǒng)的能力。使用梯形邏輯，他們可以手動迫使線圈恢復(fù)到理想狀態(tài)，并能快速修補受影響的代碼以快速恢復(fù)系統(tǒng)。然而，PC系統(tǒng)需要操作人員學習新的更高級的工具。P3U3BPACsforIndustrialCont20P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來

盡管某些工程師采用具有堅固硬件和專門操作系統(tǒng)的專用工業(yè)計算機，但是由于PC可靠性方面的問題絕大多數(shù)工程師還是避免在控制中使用PC。此外，在PC中的用于各種自動化任務(wù)的設(shè)備，如I/O、通信、或運動可能需要不同的開發(fā)環(huán)境。因此那些要開發(fā)“20%應(yīng)用”的工程師們要么使用一個PLC無法輕松實現(xiàn)系統(tǒng)所需的功能，要么采用既包含PLC又包含PC的混合系統(tǒng)，他們利用PLC來執(zhí)行代碼的控制部分，用PC來實現(xiàn)更高級的功能。因而現(xiàn)在許多工廠車間使用PLC和PC相結(jié)合的系統(tǒng)，利用系統(tǒng)中的PC進行數(shù)據(jù)記錄，連接條碼掃描儀，在數(shù)據(jù)庫中插入信息以及把數(shù)據(jù)發(fā)布到網(wǎng)上。采用這種方式建立系統(tǒng)的主要問題是該系統(tǒng)常常難以構(gòu)建，排除故障和維護。系統(tǒng)工程師常常被要結(jié)合來自多個廠商軟硬件的工作所困擾，這是因為這些設(shè)備并不是為了能協(xié)同工作而設(shè)計的。構(gòu)建更好的控制器由于沒有適合的PC或PLC解決方案，那些需要開發(fā)復(fù)雜應(yīng)用的工程師就和控制廠商密切合作開發(fā)新的產(chǎn)品。他們需要新產(chǎn)品能結(jié)合PC的高級軟件功能和PLC的可靠性。這些重要用戶為PLC和基于PC控制的公司提供了產(chǎn)品開發(fā)指導(dǎo)。P3U3BPACsforIndustrialCont21P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來實現(xiàn)軟件的功能不僅需要有高級的軟件，而且控制器的硬件功能也需要有所提高。由于世界范圍內(nèi)對PC部件的需求在下降，所以許多半導(dǎo)體廠商開始為工業(yè)應(yīng)用重新設(shè)計他們的產(chǎn)品。目前控制領(lǐng)域的廠商已開始在工業(yè)控制產(chǎn)品中使用工業(yè)化浮點處理器、DRAM、固態(tài)存儲器如CompactFlash以及快速Ethernet芯片。這使得廠商能利用基于PC控制系統(tǒng)的靈活性和可用性來開發(fā)更為強大的軟件，而且該PC控制系統(tǒng)還可運行實時操作系統(tǒng)以保證可靠性。這種新的控制器是為解決“20%”的應(yīng)用問題而設(shè)計的，它結(jié)合了PLC和PC兩者的優(yōu)點。ARC的工業(yè)分析家把這種設(shè)備稱為可編程自動化控制器，即PAC。在ARC的“可編程邏輯控制器世界概覽”研究中，他們給出了PAC的五個主要特性。這些控制器特性是通過定義軟件的能力來實現(xiàn)其功能的。1.“多功能性，在一個平臺上有邏輯、運動、PID控制、驅(qū)動和處理中的至少兩種以上功能?！背藶榱藢崿F(xiàn)特殊的協(xié)議如SERCOS要對I/O做一些改進；而且軟件還能提供邏輯、運動、處理和PID的功能。例如，運動控制作為軟件控制循環(huán)，它能從正交編碼器上讀取數(shù)字輸入，執(zhí)行模擬控制循環(huán)并輸出控制設(shè)備的模擬信號。P3U3BPACsforIndustrialCont22P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來2. “單一的多規(guī)程開發(fā)平臺使用通用標簽和單一的數(shù)據(jù)庫來訪問所有的參數(shù)和功能?！庇捎赑AC是為更為高級的應(yīng)用如多功能而設(shè)計的，他們需要更為高級的軟件。為了能高效地設(shè)計系統(tǒng)，軟件必須是單一的集成化軟件包，而不是多種分離的軟件工具，這些軟件工具在工程上不能無縫地協(xié)同工作。3. “通過結(jié)合IEC61131-3，用戶向?qū)Ш蛿?shù)據(jù)管理，軟件工具能設(shè)計出在跨越多個機器和處理單元的處理流程?！焙喕到y(tǒng)設(shè)計的另一方面是具有高級的圖形化開發(fā)工具，利用該工具可以使工程師很輕松地把處理的概念轉(zhuǎn)變?yōu)槟軐嶋H控制機器的代碼。4. “開放的模塊化構(gòu)架能解決的工業(yè)應(yīng)用可從控制分布于工廠機器到加工車間的操作單元?！庇捎谒械墓I(yè)應(yīng)用都需要有高度的定制特性，所以硬件必須是模塊化的以便工程師們可以選擇合適的部件。而且，軟件也必須能讓工程師增加和拆除模塊以設(shè)計出所需的系統(tǒng)。5. “采用已有的網(wǎng)絡(luò)接口標準，語言等，如TCP/IP，OPC&XML和SQL查詢語言?！蹦芎推髽I(yè)的網(wǎng)絡(luò)通信對于現(xiàn)代化控制系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的。盡管PAC包含有以太網(wǎng)接口，但是為了要把設(shè)備和工廠其它系統(tǒng)無問題地集成在一起，通信軟件是至關(guān)重要的。P3U3BPACsforIndustrialCont23P3U3BPACsforIndustrialControl,theFutureofControl第三部分第三單元BPAC－新一代工業(yè)控制系統(tǒng),可編程自動化控制的未來兩種不同的軟件解決方案一方面軟件是PAC和PLC主要的區(qū)別，而另一方面廠商在提供高級軟件的方式上也有所不同。通常他們以目前已有的控制軟件作為起點，不斷增加PAC