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FBMSVH 控制器需要調(diào)整,但當(dāng)它們投放市場(chǎng)時(shí),并沒(méi)有關(guān)于如何進(jìn)行調(diào)整的明確說(shuō)明。直到 1942 年,調(diào)音都是通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)完成的,當(dāng)時(shí)泰勒儀器公司的 JG Ziegler 和 NB Nichols 發(fā)表了兩種調(diào)音方法。 這些調(diào)整規(guī)則適用于相對(duì)于死區(qū)時(shí)間具有非常長(zhǎng)時(shí)間常數(shù)的過(guò)程,以及包含積分過(guò)程的電平控制回路。它們?cè)诎哉{(diào)節(jié)過(guò)程(例如流量、溫度、壓力、速度和成分)的控制回路中效果不佳。 自調(diào)節(jié)過(guò)程總是穩(wěn)定在某個(gè)平衡點(diǎn),這取決于過(guò)程設(shè)計(jì)和控制器輸出;如果控制器輸出設(shè)置為不同的值,過(guò)程將響應(yīng)并穩(wěn)定在新的平衡點(diǎn)。 大多數(shù)控制回路都包含自我調(diào)節(jié)過(guò)程,并且已經(jīng)為它們開(kāi)發(fā)了調(diào)整方法。例如,Cohen-Coon 調(diào)整規(guī)則適用于幾乎所有具有自調(diào)節(jié)過(guò)程的控制回路。這些規(guī)則初旨在提供非常快速的響應(yīng),但這導(dǎo)致了具有高振蕩響應(yīng)的循環(huán)。通過(guò)對(duì)規(guī)則稍作修改,控制回路仍然可以快速響應(yīng),但更不容易出現(xiàn)振蕩。今天有超過(guò) 100 種控制器調(diào)整方法,每種方法都旨在實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)。 FBMSVH控制器的輸出由比例、積分和微分控制動(dòng)作的總和組成。PID控制算法有不同的設(shè)計(jì),包括非交互算法和并行算法。兩者都顯示在圖 3 中。 在 PID 控制器中,微分模式提供比 P 或 PI 控制更快的控制動(dòng)作。這減少了干擾的影響并縮短了液位返回其設(shè)所需的時(shí)間。
FOXBORO FBM201E P0924TR 順序功能圖 是描述控制系統(tǒng)順序行為的圖形表示。它主要用于定義時(shí)間或事件驅(qū)動(dòng)的控制序列。它互連步驟、動(dòng)作和轉(zhuǎn)換。它允許過(guò)程的描述成為實(shí)際的程序?;竟ぷ髟硎?;如果 SFC 上面的所有步驟都處于活動(dòng)狀態(tài)并且互連轉(zhuǎn)移的所有條件都為真,則 SFC 將從第 1 步轉(zhuǎn)移到第 2 步。 該程序可能會(huì)變得非常冗長(zhǎng)。如果需要進(jìn)行任何修改或在邏輯的不同部分復(fù)制或重用相同代碼,則需要進(jìn)行大量工作來(lái)分析和修改更改。如果維護(hù)工程師不知道如何使用 SFC,他們分析和維護(hù)設(shè)備也會(huì)變得非常棘手。
FOXBORO FBM208 P0914TB 工業(yè)控制器選型 大多數(shù)工業(yè)控制器,例如可編程邏輯控制器(PLC) 和可編程自動(dòng)化控制器 (PAC),都可以處理基本功能,例如離散和模擬輸入和輸出的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。Paulk 說(shuō),在工業(yè)控制器時(shí),通常會(huì)關(guān)注其他功能,例如數(shù)據(jù)處理、通信和高速控制。他從數(shù)據(jù)處理和日志記錄開(kāi)始: 具有基于標(biāo)簽名稱(chēng)的編程的現(xiàn)代控制器具有多種數(shù)據(jù)處理功能,包括內(nèi)置數(shù)據(jù)記錄。一些控制器還可以與企業(yè)級(jí)系統(tǒng)(例如企業(yè)資源規(guī)劃 (ERP) 系統(tǒng))中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互。 數(shù)據(jù)記錄通常是基于事件或計(jì)劃的。事件由狀態(tài)變化觸發(fā)。計(jì)劃的數(shù)據(jù)記錄被配置為定期發(fā)生,例如每分鐘、每小時(shí)、每天或每月。 可以記錄的標(biāo)簽數(shù)量通常是有限的,但至少應(yīng)為每個(gè)計(jì)劃或觸發(fā)的事件存儲(chǔ) 50 個(gè)標(biāo)簽值。系統(tǒng)錯(cuò)誤還應(yīng)與錯(cuò)誤或事件的時(shí)間和日期一起存儲(chǔ)。 除了本地?cái)?shù)據(jù)記錄之外,一些控制器還可以與 IT 企業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行通信。市場(chǎng)上的幾種軟件工具,包括 KepWare KEPServerEX,允許用戶(hù)在 IT 企業(yè)系統(tǒng)和 PLC 之間建立連接,以允許從 PLC 收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
FOXBORO FBM240 P0917GZ FBM240 使用封裝來(lái)支持以可擴(kuò)展的方式添加數(shù)據(jù)處理,所提供的硬件允許在現(xiàn)場(chǎng)使用多個(gè) CPU。它還通過(guò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)空間之間的雙向連接提供靈活的集成。這是通過(guò)提高用于處理信息的程序開(kāi)發(fā)的靈活性以及通過(guò)使添加資源(例如編程語(yǔ)言或軟件庫(kù))變得容易來(lái)實(shí)現(xiàn)的,從而增強(qiáng)邊緣計(jì)算功能,從而能夠在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)處理,包括預(yù)處理數(shù)據(jù)、人工智能分析和協(xié)議轉(zhuǎn)換。 FBM240 系列以互連控制和信息系統(tǒng)的組件形式提供共享內(nèi)存和對(duì)各種不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的支持,增強(qiáng)了連接性和數(shù)據(jù)從設(shè)備到信息系統(tǒng)的傳輸。未來(lái),日立打算通過(guò)增強(qiáng)邊緣計(jì)算功能,將控制和信息系統(tǒng)連接在一起,為自動(dòng)化系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)的采用做出貢獻(xiàn),以對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理和分析。
FOXBORO P0973LN SSA-G8018-0652 信息系統(tǒng)和制造現(xiàn)場(chǎng)之間順暢、靈活的雙向數(shù)據(jù)交換對(duì)于數(shù)字化解決方案的實(shí)施至關(guān)重要,過(guò)去這項(xiàng)任務(wù)由 PC 或網(wǎng)關(guān)處理。 要在不使用此類(lèi)硬件的情況下實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)與制造現(xiàn)場(chǎng)使用的工業(yè)控制器的無(wú)縫互聯(lián),控制器能夠滿(mǎn)足信息系統(tǒng)的連接要求。然而,問(wèn)題是在這些站點(diǎn)使用的 PLC 和其他控制器上運(yùn)行的程序傳統(tǒng)上是使用梯形邏輯(一種適合自動(dòng)控制的編程語(yǔ)言)編寫(xiě)的,這不符合信息化的要求系統(tǒng)。實(shí)踐中的困難在于,嘗試使用梯形邏輯以信息系統(tǒng)所需的格式(例如文本或 JavaScript 對(duì)象表示法 (JSON))復(fù)制數(shù)據(jù)會(huì)干擾控制所需的實(shí)時(shí)性能。 P0973LN的主要特點(diǎn)是控制執(zhí)行速度更快,可以使用C/C++編程語(yǔ)言處理信息,這意味著它可以滿(mǎn)足信息系統(tǒng)的要求,同時(shí)仍保持控制功能的實(shí)時(shí)性。它還可以與各種不同的控制網(wǎng)絡(luò)一起工作。 除了基于以太網(wǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)(包括 EtherCAT *3、EtherNet/IP *4、PROFINET *5和 FL-net)之外,它還支持制造現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期使用的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),例如 Modbus *6, DeviceNet *7和 PROFIBUS *8。與其他供應(yīng)商的 PLC 通信的編程支持也正在逐步添加??梢蕴砑訑?shù)據(jù)處理所需的協(xié)議,其中一個(gè)示例應(yīng)用程序是正在進(jìn)行的使用制造現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的工作,涉及到 Hitachi Data Hub 的連接。 P0973LN 系列支持各種形式的工業(yè)以太網(wǎng)(PROFINET、EtherNet/IP、Modbus/TCP 和 FL-net),當(dāng)與上述共享內(nèi)存組合時(shí),可以連接到現(xiàn)有的控制設(shè)備和設(shè)施設(shè)備,是能夠在控制執(zhí)行的同時(shí)從該設(shè)備收集數(shù)據(jù),通過(guò)共享內(nèi)存將其傳輸?shù)叫畔⑾到y(tǒng),并將其轉(zhuǎn)發(fā)到云端或其他地方的服務(wù)器。這提供了設(shè)施設(shè)備和信息服務(wù)器之間的無(wú)縫連接。
FOXBORO控制器模塊 與集成周期交織在一起的是異花授粉的平行趨勢(shì):來(lái)自工業(yè)控制市場(chǎng)之外的技術(shù)創(chuàng)新正在進(jìn)入控制器。繼續(xù)總線 I/O 的歷史,我們可以看到這種趨勢(shì)如何導(dǎo)致新控制器選項(xiàng)的開(kāi)發(fā)。 串行總線 I/O 導(dǎo)致并行 I/O 總線和其他解決方案,使小型和微型計(jì)算機(jī)與 I/O 交互。然而,這也激發(fā)了立 I/O 通信處理器的想法,它將 I/O 與計(jì)算機(jī)分離,允許任何具有通信端口的東西與其交互。 隨著 I/O 模塊和 I/O 處理器的改進(jìn),這些早期的混合控制器能夠提供模擬信號(hào)處理選項(xiàng),這在當(dāng)時(shí)僅存在于分布式控制系統(tǒng) (DCS) 中。由于梯形圖邏輯——被 PLC 用作編程語(yǔ)言——并不是為處理模擬數(shù)據(jù)格式而設(shè)計(jì)的,這導(dǎo)致了混合控制器的新編程語(yǔ)言。 然后低成本的 IBM-PC 替代品開(kāi)始涌入市場(chǎng)。由于當(dāng)時(shí) PC 仍然是混合動(dòng)力系統(tǒng)的主要控制選項(xiàng),這引起了人們對(duì)可靠性的擔(dān)憂(yōu)。供應(yīng)商開(kāi)發(fā)工業(yè)強(qiáng)化替代方案是有意義的,它將早期混合解決方案的 I/O、網(wǎng)絡(luò)和編程組件具體化為一個(gè)系統(tǒng),后來(lái)被稱(chēng)為 PAC。由于 PAC 使用與 PC 相同的處理器,因此它們能夠提供一個(gè)功能集,填補(bǔ)了低成本、基于 PLC 的離散控制和高成本、基于 DCS 的過(guò)程自動(dòng)化之間的空白。 值得注意的是,高科技業(yè)務(wù)和消費(fèi) PC 市場(chǎng)的創(chuàng)新如何為工業(yè)控制的發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇。隨著運(yùn)營(yíng)技術(shù) (OT) 領(lǐng)域越來(lái)越多地與信息技術(shù)領(lǐng)域融合,這種趨勢(shì)正在加速。例如,它出現(xiàn)在近年來(lái)進(jìn)入市場(chǎng)的移動(dòng)解決方案浪潮中。它還體現(xiàn)在對(duì)大數(shù)據(jù)、云分析和機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 支持的推動(dòng)中,這些技術(shù)起源于工業(yè)自動(dòng)化之外。
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