如何选择控制器
十几个特定于应用程序的列表和更详细的在线信息，可以帮助您选择控制器，无论您正在构建或升级哪种类型的系统。
就像杂货店里的谷物货架一样，控制器供应商的数量和可供选择的单个控制器型号可能会让人望而却步。面对如此多的选择，许多工程师只是简单地使用他们或他们的前任以前使用过的东西。但这可能不是应用程序的最佳选择。所以控制工程请来自十几个控制器供应商的应用工程师和其他专家提供一些他们的专业知识，关于应该寻找哪些特定于应用程序的控制器功能。下面按应用程序类型排列，让我们来看看他们都说了些什么。在网上，你可以找到扩展的文章和客户案例历史的链接，以及提供更详细指导的白皮书。您也可以在线回复，告诉我们您的申请，或向我们的申请专家提出问题。向下滚动主页www.globalelove.com这个月可以找到本期杂志的链接，或者随时访问那里的杂志档案馆。
包装机包装机的范围从所有机械(GEN I)混合伺服和机械(GEN II)全电动驱动机器与全伺服设计(GEN III)。GEN III机器的设计从地面上围绕什么伺服和控制可以做电子同步整个机器，而不需要线轴和复杂的固定机械凸轮。GEN III机器几乎全部是电动的，机械部件明显减少，功能更强大，例如运行多种产品和支持自动切换。全电动系统通常以更高的速度运行，负责电子同步、复杂凸轮、高速注册以及先进的高速机器人功能。因此，它将需要一个更快的控制器(扫描时间为50 - 100 μS)和非常快速的I/ o，或者更可能的是，一个运动控制 网络来处理I/O更新时间。内存可能为1mb或更多 需要处理各种包装生产线的产品配方。选择一个 控制器的包装机还需要另外寻址 问题,包括: 应用是什么? 食品和饮料包装应用分为一组广泛定义的类型和子类别。形成，填充和密封机器，例如，可以是垂直或水平的机器。纸箱机可以是连续或间歇运动式机器。每个应用程序及其变体都有特定的需求，根据I/O功能的数量、连接性和高级功能的复杂性来决定选择哪种类型的控制器。 连接性考虑因素是什么? 连接性可以用于远程I/O，控制器之间，或最高可达ilevel监管或SCADA系统。使用哪个网络的决定取决于个人偏好、客户规格、组件的可用性和区域问题。控制器对控制器(C2C)通信可以通过专有网络(如MelsecNet或DH+)或通过开放网络(如asSERCOS II)来完成。连接到SCADA通常需要以太网能力。以太网也已成为远程I/O和c2cc通信的首选介质。 可伸缩性重要吗? 可扩展性是指能够上下移动PLC产品线，轻松增加或减少功能。一些供应商为他们的低端和高端plc提供不同的软件和硬件形式因素;其他公司则拥有统一的软件和硬件产品。两种方法都有各自的优点。博世力士乐就是一个统一路线的例子:它可以通过增加运动和其他高级功能，在不否定之前的工程努力和硬件采购的情况下，从GEN I扩展到GEN III。 需要什么软件和编程功能? 低端的GEN I机器可能只需要阶梯逻辑;GENIII纸箱在高速运行，使用注册和机器人技术，将需要先进的机器人功能块和路径规划能力。对于后者，寻找提供模板和开箱即用功能的控制器供应商，例如完成某些任务的功能，如温度控制或运行旋转刀。它们比模板给程序员更大的自由。 博世力士乐电气传动与控制自动化系统产品经理Ted Thayerwww.boschrexroth-us.com |
自动引导车辆agv通常用于运输重物或探索危险区域。您选择的控制器应该:
David Crump, Opto 22的营销沟通经理，www.opto22.com |
拾起并定位机器人机器制造商(尤其是包装和食品加工行业)的趋势是将机器人取放功能嵌入到他们的机器设计中，而不是集成单独的机器人。采用先进数学算法的控制器是平稳协调机器人运动的关键。Alsoconsider: 处理器能力。一个控制器可以运行多个机器人，以及包装机的其他运动和逻辑功能在一个单一的程序上的一个处理器是理想的。这消除了独立机器人控制器的成本，而无需求助于多个cpu。在某些情况下，整个控制程序可以在处理器的高速缓存中执行，以最大限度地提高程序执行速度。 工具中心点功能。刀具中心点(TCP)是机器运动与机器人运动的基本区别。在机器中，运动被定义为每个伺服轴的一组轨迹。与机器人相比，机器人只有简单的运动学。在机器人中，运动与TCP相关，而不是与单个轴相关。运动由机器人的目标位置和运动类型来定义。必须计算每个电机所需的轨迹。 运动学。施耐德电气机器人软件库有一个工具，自动执行复杂的控制计算。工程师可以将笛卡尔运动编程，就像他或她将传统机器编程到符合IEC 61131-3的功能块中一样。然后一个转换函数块执行所有必要的运动学，包括真插值。 附加功能。几何混合功能通过“混合”路径来优化到达目标点的速度和距离，从而减少循环时间。由于机器人可以产生一些G力，过多的G力可以克服抓斗对产品的握住力，寻找智能加速度监测。 施耐德电气ELAU包装解决方案项目经理Joe Krogmanwww.elau.com |
产气装置现代天然气生产工厂的控制通常是在单回路控制器、记录仪、指示器和指示器板的帮助下，通过基于面板的操作来完成的。流程通常全天候运行，只有几个或一个控制室和400到2,000个I/O点，这取决于吞吐量和自动化程度。精确的模拟控制需要满足加工条件，特别是在启动过程中。 在为气体生产厂选择分布式控制系统(DCS)时，优先考虑的是安全操作和高可用性，其次是系统维护的易用性。一个可扩展的系统是关键，因为未来的扩展是肯定的。此外，DCS必须准备好开箱即用。燃气厂还要处理影响设备选择的三个主要环境条件:爆炸性环境、腐蚀性环境和有毒气体。还要考虑:
Gero Lustig，自由800F DCS业务开发，ABB公司www.abb.us ProductGuide |
泵系统对于抽水系统，使用交替继电器作为液位控制器。交变继电器通常用于需要优化负载使用的应用，通过使用控制开关(浮动开关，手动开关，定时继电器，压力开关等)来平衡两个负载的运行时间。每次启动开关打开，输出继电器触点改变状态，从而交替两个负载。此外，在过载要求的情况下，可以使用交替继电器来增加容量。多泵的控制也可以通过使用交替继电器来处理。典型控制方法包括:
交替继电器设计用于多负载，三路和四路应用，可以执行简单的交流发电机和引线lagoperation。控制输入可以由浮动或开关组成。一旦了解了操作模式、控制电压和泵的数量，选择合适的控制器就是将要求与可用的泵控制器进行比较。 David Bredhold, MS，伊顿公司应用工程师，https://budurl.com/EatonPumpPanels |
新生产线为离散工厂自动化选择控制器通常从信号类型和规格的I/O列表开始。该列表包括电压，电流，以及安全，运动控制，高速计数，温度或智能设备的任何专业接口。接下来是其他系统属性，包括分布式网络I/O模块以减少布线和导管，支持内置软件功能以减少编程时间，以及用于生产报告的业务系统连接。 典型的工厂传输线路和相关的生产应用受益于选择具有通用工程软件框架的自动化控制器系列，该框架可以适应系统随时间的扩展。例如，西门子Simatic S7产品线包括各种小型、大型、基于pc、分布式、嵌入式和机器安装的控制器(不需要外壳)，所有控制器都使用step 7工程软件编程。有了这样的控制器，在物理上保持10年以上不变的生产线设备可以升级，以提高效率，并在控制器中添加特殊功能，如集成安全。 这种对控制器选择的预见性可以成为一种竞争优势，正如在southland Tube钢铁厂投入的新生产线所证明的那样。该公司选择了西门子Simatic s7 -400控制器，在Profibus和Profinetcommunications上分布式ET200 I/O连接网络驱动器和电机启动器。这种控制器架构(西门子完全集成自动化)，以及用于SCADA控制室的wincc可视化软件，在工程和启动期间节省了大量的时间和金钱。 控制器的选择提供了处理能力和设备网络连接，以自动化30多个驱动器和300多个电机。由于所有控制器、I/O和智能设备共享相同的软件框架，Southland获得了用于配置、诊断和调试的工具。这样的应用不能通过组合许多较小的独立控制器来实现。 Paul Ruland，西门子能源与自动化公司自动化与运动部，www.sea.siemens.com 要了解更多关于Southland tube的信息，请阅读“创纪录的新生产线”。 |
数控机床工程师们关心的是找到控制器的“最佳点”，他们试图在性能和预算之间取得平衡。此外，正确的控制器不会永远保持正确，所以他们需要随着应用程序的变化和新市场的进入而灵活地移动。凯斯工程公司选择了倍福自动化公司的CX9010和cx1010嵌入式pc来控制其数控机床，部分原因是随着钻井技术的发展，凯斯可以迁移到更强大的控制器。其他注意事项: 处理器和网络。例如，倍豪的CX PAC系列从Intel IXP420 XScale266 MHz处理器级别开始，并允许不断向上迁移到IntelPentium M CPU, 1.8 GHz处理器。随着技术的进步，控制器供应商也应该采用新技术，比如节能的英特尔Atom处理器。处理器还必须能够处理特定的程序软件。凯斯基于ethercat的运动系统提供了机床轴滑动的最佳速度和位置控制。 软件软件应支持机床的变体，包括NC PTP,NC I和CNC版本。它还应该包括省时的功能，常用的功能，如代码库，3D插值，飞锯，凸轮，电子传动。无论是什么应用，它都应该有助于优化编程，增加功能，节省工程时间，并有助于减少昂贵的机械和电子部件。 倍福自动化公司产品经理科里·麦卡特www.beckhoffautomation.com 有关凯斯工程公司应用程序的更多信息，请阅读“嵌入式pc保持钻机的预算。” |
简单批处理应用程序对于非常简单的批处理应用程序，几乎任何控制器都可以，而且几乎任何编程语言都可以应用——如果处理过程不变的话。然而，批处理过程很少保持静态，这是工程师在选择控制器时应该牢记的关键因素。 在许多批处理过程中，直接在控制器中执行单元过程有很多好处:降低复杂性，提高可用性或执行速度。选择一个控制器:1)通过在冗余控制器上执行一个完整的单单元过程来增加批处理执行的可用性;2)通过减少批处理执行时间和应用级别之间的延迟来提高吞吐量;3)通过显示集成和交互指令提供更好的操作可用性。应该使用一个(或两个)进程控制器，但是，如果进程扩展并且由于操作的大小而不能直接在控制器中执行。控制器之间的点对点通信允许根据需要构建更大的进程。 选择一个控制环境，承载isa88过程模型的所有四个层次——过程、单元过程、操作和阶段——并支持对批处理自动化解决方案的所有元素进行在线修改。这意味着所有四个关卡都是在同一个工具中创建和维护的，因此用户可以更改一个逻辑元素，下载它，并跟踪该修改元素的版本更改。没有必要增加整个批处理自动化策略的版本。 Joe Bastone，霍尼韦尔过程解决方案，www.honeywell.com/sites/acs |
嵌入式系统当联邦快递与文图拉航空航天公司签订合同，建立一个智能控制系统的飞行火灾监测和抑制，他们需要找到一个控制器是可靠的，紧凑的，足够灵活的应用。他们选择了NI单板里约热内卢- 9612作为其消防控制中心的大脑，并沿每架飞机分布14个消防控制单元。sbRIO-9612包括一个400 MHz的powerpc处理器，运行实时操作系统和一个2M门XilinxSpartan 3 FPGA，在一块单板上配有110条高速数字I/O线和16个模拟输入差分通道。 电路板级别的外形因素是理想的，因为它可以让公司设计定制的子卡直接安装在它上面，这增加了额外的信号调节和连接到飞机使用所必需的mil级连接器。类似的嵌入式系统设计人员也可以为以下目的选择控制器:
Matt Spexarth，国家仪器公司的产品营销工程师www.ni.com/embedded |
数控机床改造ACNC改造通常升级CNC，伺服电机和驱动器，主轴电机和驱动器，以及部分相关布线和相关机电组件。与重建和制造不同，CNC改造不包括对机器力学的任何重大维修。考虑以下几点: 自定义宏防错 高混合制造所需的灵活性意味着一定程度的可编程性，事实上，大多数cnc都包含某种形式的参数化编程。GE发那科将此部件编程特性称为定制宏B，它可用于所有当前和许多遗留控件。 机床探测 制造商关心机床探头周期所需的时间，但事实是它们比操作员更快、更准确。它们是一致的，消除了操作员测量和数据输入时间变化的可预测的任务时间。在改造时增加机床探头系统，或至少选择使机床探头就绪的控制器。 扩展部分程序存储器 传统上，由于技术或成本的原因，程序内存空间非常有限。GE发那科控制器支持一个数据服务器，它结合了以太网通信的特点和一个非常大的部分程序存储位置。经批准的数据服务器高速闪存存储卡可以处理高达1gb的部分程序。 维护培训 与设置错误相关的机器崩溃仍然是停机时间的来源，因此尽可能多地自动化和防错过程。控制器诊断工具可让操作人员在出现问题时进行故障排除和快速恢复;例如，诊断页面可以提供一个单一的、方便的位置来监控CNC、伺服和主轴系统的状态。 远程诊断，备份和恢复 以太网端口为维护和工业工程师提供了远程诊断问题的方法，使用GE Fanuc的scnc屏幕显示功能等工具。一些CNC控制器包含文件自动备份到闪存，一个级别的数据安全;GEFanuc还为CNC提供了proficchange Management。 Mark Brownhill, GE Fanuc CNC，www.gefanuc.com/products/family/cnc 对于GE关于进行CNC改造时要考虑的因素的完整白皮书，请访问控制工程资源中心阅读机床再制造:改造的优势 |
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