MVME147-012A

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實(shí)施改造第一步：現(xiàn)有設(shè)備試驗(yàn)
　　為了節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用，公司先試著在已有的PLC系統(tǒng)中進(jìn)行高級(jí)模擬測(cè)量和處理。但是，PLC的模擬I/O和信號(hào)處理無法達(dá)到所需的精確度。I2S公司要確保運(yùn)行于PLC中的控制系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)轭~外I/O和處理的增加而減少。
　　因此，他們需要這么一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能夠從伽馬傳感器中獲取模擬信號(hào)并進(jìn)行處理以計(jì)算精確的厚度測(cè)量值，并能將這個(gè)厚度測(cè)量插入到PLC控制系統(tǒng)中。但是，所用的PLC不適合高性能處理和高速模擬I/O。
　　第二步：如果現(xiàn)有設(shè)備無法奏效，就試試其它方法
　　在認(rèn)識(shí)到PLC無法提供連接伽馬測(cè)量傳感器所需的I/O和處理后，轉(zhuǎn)向了PAC技術(shù)。它選擇了國(guó)家儀器的CompactRIOPAC，以提供改進(jìn)軋制機(jī)器質(zhì)量所必須的附加功能。CompactRI/O是一個(gè)可重置嵌入式系統(tǒng)，既結(jié)合了傳統(tǒng)PLC的優(yōu)點(diǎn)和可靠性，又能提供更多高級(jí)I/O和處理。國(guó)家儀器的所有PAC都可以通過其LabVIEW圖形編程工具來編程，因此可以很容易進(jìn)行編程和配置。
　　第三步：添加高級(jí)I/O
　　CompactRIO有一個(gè)嵌入式現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）芯片和實(shí)時(shí)處理器，可通過內(nèi)置的LabVIEW功能塊來編程。另外，它還擁有超過30個(gè)模擬和數(shù)字I/O模塊，具有內(nèi)置信號(hào)調(diào)節(jié)（反鋸齒、隔離、ADC、DAC等）、高速計(jì)時(shí)（模擬I/O速度達(dá)到800kHz，數(shù)字I/O速度達(dá)到30MHz）和高分辨率（24bADC），可與任何工業(yè)傳感器或者觸發(fā)器連接。
　　使用CompactRIO模擬輸入模塊來連接伽馬級(jí)厚度傳感器，以提供精確測(cè)量所需的高速計(jì)時(shí)和分辨率。由于每個(gè)I/O模塊都是直接和FPGA相連的，工程師們于是能使用LabVIEWFPGA來輕松自定義CompactRIO的模擬I/O速率。
第四步：添加高級(jí)處理
　　從伽馬傳感器獲得模擬數(shù)據(jù)之后，CompactRIO使用內(nèi)置的NILabVIEW實(shí)時(shí)浮點(diǎn)功能塊來在實(shí)時(shí)處理器中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將之轉(zhuǎn)化成精確的厚度測(cè)量。
　　LabVIEW的實(shí)時(shí)功能塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行確定的高級(jí)對(duì)數(shù)處理（如下面的等式1和等式2所示），以進(jìn)行計(jì)算厚度測(cè)量值。由于LabVIEWReal-Time具有內(nèi)置計(jì)算和分析功能，PAC能夠很容易進(jìn)行這一操作。
　　等式1：logI=（logI0）y/μ=（y/μ）logI0
　　等式2：y/μ=logI0/logI=log（I0-I）
　　CompactRIO系統(tǒng)在FPGA和實(shí)時(shí)處理器中進(jìn)行所有的I/O和信號(hào)處理，并將高精確度厚度測(cè)量傳輸?shù)较噙B的PLC上，又不會(huì)降低現(xiàn)有PLC控制系統(tǒng)的速率。借助于CompactRIO的性能，I2S的工程師可以為伽馬級(jí)傳感器添加這一自定義測(cè)量和分析功能，而不需要犧牲軋制機(jī)器的控制速度。
　　第五步：整合PAC
　　每個(gè)軋制機(jī)器都帶有三個(gè)形成網(wǎng)絡(luò)的CompactRIO系統(tǒng)。這三個(gè)系統(tǒng)都是智能節(jié)點(diǎn)，能利用一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Modbus/TCP、TCP/IP或UDP協(xié)議進(jìn)行通信。其中有兩個(gè)系統(tǒng)與伽馬級(jí)傳感器連接，并進(jìn)行模擬輸入測(cè)量和高級(jí)處理，來計(jì)算精確厚度測(cè)量值。
 
　　第三個(gè)CompactRIO系統(tǒng)則從另外兩個(gè)系統(tǒng)中取得厚度值，并轉(zhuǎn)換成模擬輸出測(cè)量值，輸入到正在控制軋制機(jī)器的PLC上。所有三個(gè)系統(tǒng)都通過以太網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)了互連，并使用一個(gè)UDP以太網(wǎng)信息協(xié)議來傳輸厚度測(cè)量值計(jì)算。將PAC連接到現(xiàn)有PLC架構(gòu)上有三個(gè)基本方法。
1.基本模擬和數(shù)字I/O.模擬/數(shù)字信號(hào)能夠從PAC輸出到PLC中。這是將PAC整合到PLC的一個(gè)最基本的方法。I2S公司就是運(yùn)用這種方法來將處理過的數(shù)據(jù)從CompactRIOPAC傳輸?shù)竭\(yùn)行軋制機(jī)器控制系統(tǒng)的PLC上的。
　　2.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。大多數(shù)PAC產(chǎn)品都支持工業(yè)協(xié)議，如DeviceNet、Profibus、CANopen以及基于以太網(wǎng)的協(xié)議如TCP/IP、UDP和ModbusTCP/IP.這使得工程師在連接PAC到PLC上時(shí)有很多網(wǎng)絡(luò)選擇。I2S公司運(yùn)用的是以太網(wǎng)協(xié)議來在CompactRIOPAC之間傳輸數(shù)據(jù)，并將PAC和PLC連接到形成網(wǎng)絡(luò)的HMI.
　　3.OPCConnectivityPAC還可以作為OPC客戶端或者服務(wù)器，并通過OPC標(biāo)簽來收發(fā)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到PLC或其它PAC上。OPC標(biāo)準(zhǔn)提供了一套標(biāo)準(zhǔn)的流程，讓不同廠商的自動(dòng)化系統(tǒng)之間可以很容易實(shí)現(xiàn)連接。
　　處理過的數(shù)據(jù)會(huì)以不到20毫秒的間隔在通過以太網(wǎng)互連的CompactRIO系統(tǒng)之間傳輸。CompactRIO測(cè)量值的獲得、處理和傳輸速度都很快，因此，將精確厚度測(cè)量值鍵入到PLC控制系統(tǒng)的過程絲毫不會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的速度。
　　通過基于LAN的CompactRIO系統(tǒng)和10/100Mbps以太網(wǎng)接口將系統(tǒng)連接到形成網(wǎng)絡(luò)的AllenBradleyPLC，并利用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議將之連接到人機(jī)接口（HMI）系統(tǒng)。軋制機(jī)器中的所有儀器都通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了連接，因此不需要在一個(gè)電器噪音嘈雜的環(huán)境下長(zhǎng)距離地傳輸模擬信號(hào)了。





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