工業(yè)控制系統的主要功能模塊

　　基本的PLC操作

　　過(guò)程控制可以簡(jiǎn)單到何種程度? 我們以一個(gè)常見(jiàn)的家用加熱器為例進(jìn)行說(shuō)明。加熱器部件密封在一個(gè)容器內，便于系統通信。這個(gè)概念可以擴展到遠端控制的家用恒溫加熱器，通信距離在幾米左右，通常采用電壓控制。遠距離傳輸線(xiàn)的阻抗、EMI和RFI使得電壓控制方案的實(shí)施非常困難，這種情況下，電流環(huán)不失為簡(jiǎn)單、有效的解決方案。由基爾霍夫定律可知，電流環(huán)中任何一點(diǎn)的電流等于環(huán)路中其它所有點(diǎn)的電流，由此可以抵消傳輸線(xiàn)阻抗的影響。由于環(huán)路阻抗和帶寬較低(幾百歐姆，并且< 100Hz)，EMI和RFI的雜散拾取被降至最小。PLC系統對于適當的控制非常有用，例如工廠(chǎng)生產(chǎn)系統。

　　PLC的電流環(huán)傳輸

　　電流控制環(huán)的應用始于20世紀早期的電傳打字機，最早使用的是0–60mA環(huán)路，后來(lái)改為0–20mA環(huán)路，PLC系統率先采用了4–20mA環(huán)路。4–20mA電流環(huán)有很多優(yōu)勢。在傳統的分立器件設計中需要仔細計算，而且與當前的集成4–20mA IC相比，電路占用很大空間。Maxim推出了幾款20mA器件，包括MAX15500和MAX5661，可有效簡(jiǎn)化4–20mA PLC系統設計。

　　測量到的任何電流值都代表一定的信息。實(shí)際應用中，4–20mA電流環(huán)路工作在0mA至24mA電流范圍。但0mA至4mA和20mA至24mA電流范圍用于診斷和系統校準。由于低于4mA和高于20mA的電流用于診斷，可以認為介于0mA和4mA之間的讀數表示系統中傳輸線(xiàn)斷開(kāi)。同樣，介于20mA和24mA之間的讀數可以表示系統中出現潛在的短路故障。4–20mA通信的增強版稱(chēng)為高速可尋址遠端傳感器(HART系統)，該系統向下兼容4–20mA儀表。在HART系統中，采用基于微處理器的智能化集成現場(chǎng)器件能夠實(shí)現雙向通信。根據HART協(xié)議，能夠在同一4–20mA模擬電流信號線(xiàn)對上承載附加的數字信息，用于過(guò)程控制。

　　PLC的功能可劃分成幾個(gè)功能組。許多PLC廠(chǎng)商將這些功能集成為獨立模塊，每個(gè)模塊所具備的功能隨具體應用而有所不同。很多模塊具有多種功能，可與多種傳感器接口連接。然而，多數情況下會(huì )針對特殊應用設計專(zhuān)用模塊或擴展模塊，例如：電阻溫度檢測器(RTD)、傳感器或熱電偶傳感器。通常，所有模塊具備相同的核心功能：模擬輸入、模擬輸出、分布式控制(例如現場(chǎng)總線(xiàn))、接口、數字輸入和輸出(I/O)、CPU以及電源。