自动化专业英语翻译P3U3省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,自动化专业英语教程,教学课件,July 28,1/26,P3U3A PLC Overview 第三部分第三单元A PLC概述,A,PLC概述,1.课文内容介绍：主要介绍PLC控制技术中可编程序控制器起源、结构、工作方式、编程与发展前景等内容。,2.温习 PLC控制技术中绪论内容。,3.生词与短语,2/26,P3U3A PLC Overview 第三部分第三单元A PLC概述,hard-wired,n.,硬接线,supervision,n.,监督,管理,socket,n.,插座,kernel,n.,内核,vendor,n.,卖主，供给商,harmonize,v.,协调,polling,n.,轮询,reusability,n.,可用性,CAN 控制器局域网，一个现场总线,accommodate,v.,容纳，使适应,rack,n.,架子，导轨,3/26,P3U3A PLC Overview 第三部分第三单元A PLC概述,4.难句翻译,1 One can also implement a gateway by means of an OPC DX server,a SCADA application or a specific communication card such as the APPLICOM one.,句中OPC DX即OLE for Process Control Data Exchange.OLE(Object Linking and Embedding)为对象链接与嵌入，SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）为数据采集与监视控制系统。,5.参考译文,A PLC概述,许多不一样过程控制系统自动化，如控制生产机械或工厂生产线，由被称为可编程逻辑控制器（PLC）小型计算机完成。1968年，通用汽车企业首创PLC并应用于汽车工业，并开发第一个PLC工程，用电子控制器替换硬接线继电器系统。,4/26,P3U3A PLC Overview 第三部分第三单元A PLC概述,伴随PLC出现，工厂过程控制集中化，尤其在汽车工业中，得到了大幅提升。,PLC 架构,PLC是一个无盘紧凑计算机，包含全部过程控制必需软硬件。他们通惯用于自动化控制应用（如闭环控制），能够独立存在，也能够连到分布I/O，其它PLC或者监控计算机。这些连接经过现场总线建立，如WorldFIP,PROFIBUS 或者 Ethernet.,经典PLC包含：,电源,程序运行CPU,输入输出模块,可选通信模块,可用IO模块支持很多电气接口：,5/26,P3U3A PLC Overview 第三部分第三单元A PLC概述,模拟模块(+/-10V,+/-1V,4-20ma,电阻,等),温度测量(pt100,Ni 100,等).,数字模块(+/-24V,220V,等.),TTL 模块(Beckhoff I/O 模块,等.),RS 232 模块,其它,图 3-3A-1 一个经典PLC系统,6/26,P3U3A PLC Overview 第三部分第三单元A PLC概述,这些模块能够连接到PLC内部总线上，也能够经过总线连接器和现场总线单元（如PROFIBUS,WorldFIP or CAN）连接，并于其它PLC共享总线。,用户硬件极难和PLC内部总线直接连接。处理方案是使用特定接口卡（如HMSAnyBus卡）作为标准现场总线接口（如PROFIBUS,CAN,and WorldFIP）集成用户硬件。,现在，PLC提供基于以太网通信。尽管基于TCP/IP 和 IEEE 802.2，每个厂商PLC协议都不一样。所以，默认情况下，不一样厂商PLC不能经过以太网交换数据。不过，施耐德PLC拥有接口库，能够用西门子PLC实现RFC1000，也能够使用OPC DX服务器，SCADA应用，或者特定通信接口卡，如APPLICOM one，作为网关。,基于PLC方案能够很好用于两层控制体系架构中，前端层独立于监控层。过程控制（输入输出，读出，闭环控制等）既不依赖于网络，也不依赖于远程电脑，它更为安全。,PLC含有长久可用性，并得到支持：通常情况下，老软硬件能够得到各自制造商最少10年支持。,7/26,P3U3A PLC Overview 第三部分第三单元A PLC概述,PLC 操作,PLC使用制造商提供特定操作系统。操作系统处理：,CPU状态(开始，停顿，初始化,等);,用户程序调用,中止,内存,和编程设备和其它通信设备通信,PLC采取轮询方式执行准确循环。循环包含连续执行三部分（如图3-3A-2所表示）：,读输入状态。PLC内核读取全部输入模块，并把数值复制到内部输入内存区域,执行用户程序状态。PLC内核访问全部PLC内存区域，执行用户程序。并把执行结果存贮在内部输出内存中。,写输出状态。PLC内核复制内部输出内存内容到输出模块。,8/26,P3U3A PLC Overview 第三部分第三单元A PLC概述,图 3-3A-2 西门子PLC扫描周期,除了循环，操作系统还管理中止（硬件中止、用户程序错误等）。用户程序（控制程序）由供给商特定开发环境生成，然后下载到目标CPU中。它会保留在CPUROM中，即使掉电也不会丢失。通常，全部PLC都有两种运行状态：运行和停顿，由钥匙或者软件控制。上电时，PLC会依据事先设定进入运行或者停顿状态。,PLC 编程,PLC程序开发包含两个方面。定义硬件组态和生成用户程序源代码。,硬件组态描述了模块（IO和通信）及其在PLC中安装次序，,IO寻址也将依据这个次序自动生成。,9/26,P3U3A PLC Overview 第三部分第三单元A PLC概述,源代码由供给商特定集成开发环境生成。通常他们由一系列工具组成：,设置管理应用,设置分配硬件参数,设置总线和连接设备,设置通信链路,为PLC创建用户程序,下载程序并测试,用户程序能够用国际电工委员会IEC 1131-3推荐五,种语言中任何一个完成。IEC 1131-3是一个试图在一个国际标,准之下涵盖PLC编程语言世界标准。它经过对编程接口标准,化，协调人们对待工业控制方式。包含用来构建程序内部组,织次序功效图定义和其它四种内部操作语言：梯形图、功效,框图、结构文本和指令表。前三种语言是图形化，后两种是,文本。每个生产商都有自己专用语言。,10/26,P3U3A PLC Overview 第三部分第三单元A PLC概述,经过模块化和变量定义，每个程序都得以结构化和简化，增强了可用性。另外，IEC 1131-3定义了控制系统组态方式。不过，在语言方面有些不一样。源代码并非100%兼容。主要问题在于硬件寻址和PLC 内核（操作方式，怎样处理中止，怎样调用用户程序等）,大多数PLC 供给商属于PLCopen 组织，它是一个独立于生产商和产品世界协会，致力于经过寻求IEC 1131-3开放软件开发标准，为PLC用户带来更多价值。,今天,PLC,伴随PLC 技术发展，编程语言，通信能力和其它很多性能都深入提升。现在PLC 提供了更加快扫描时间，更高效利用内存空间，高密度I/O系统和非传统设备直接连接到PLC特殊接口。它们不但能够和其它控制系统进行通信，还含有执行汇报功效，诊疗本身、机器或过程故障。,通惯用大小来对现在PLC进行分类，它标志着适用详细应用特点和类型。小型化，非模块化PLC，也被称为固定IOPLC，通常内存更小，适合I/O数量不多固定场所中。模块化PLC拥有背板或导轨，能够用来安装多个I/O模块，适合用于更复杂应用中。,11/26,P3U3A PLC Overview 第三部分第三单元A PLC概述,PLC含有如此多优点，显而易见，它们已经成为一个工业标准，并将在未来继续它们辉煌。,12/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,B,PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,1.课文内容介绍：这是一篇在分析了工业控制用计算机和可编程序控制器各自优、缺点后对未来工业控制系统展望性文章。经过本篇文章学习，既可使学生更深刻地了解工业控制用计算机和可编程序控制器使用特点，也对启发学生们原创性思维大有裨益。,2.温习PLC控制技术、计算机控制技术中绪论内容，并总结归纳出各自特点。,3.生词与短语,13/26,P3U3B PACs for Industrial Controlthe Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,white paper 白皮书,passionate,adj.,激烈,functionality,n.,功效性,high end 高端,spur,v.,刺激,discontinuity,n.,不连续,relentlessly,adv.,无情地，残酷地,unparalleled,adj.,无比，空前,system crash 系统瓦解,reboot,n.,重新开启,patch,v.,修补,factory floor 工厂车间,bar code scanner 条码扫描仪,criteria,n.,标准,14/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,commercial off the shelf(COTS)商业现货,acronym,n.,首字母缩写词,quadrature encoder 正交编码器,seamless,adj.,无缝,architecture,n.,架构,mirror,v.,镜像,de-facto,adj.,实际上，实际,XML 可扩展标识语言,SQL 结构化查询语言,housekeeping,n.,常规事务,rigidity,n.,严格,data logging 数据统计,in-depth,adv.,深入地,determinism,n.,确定性,15/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,4.难句翻译,1 So the“twenty percenters”either lived without functionality not easily accomplished with a PLC or cobbled together a system that included a PLC for the control portion of the code and a PC for the more advanced functionality.,所以那些要开发“20%应用”工程师们要么使用一个PLC，无法轻松实现系统所需功效，要么采取既包含PLC又包含PC混合系统，他们利用PLC来执行代码控制部分，用PC来实现更高级功效。,2 Multi-domain functionality,At least 2 of logic,motion,PID control,drives,and process on a single platform.,多功效性，在一个平台上有逻辑、运动、PID控制、驱动和处理中最少两种以上功效。,3 Single multi-discipline development platform incorporating common tagging and a single database for access to all parameters and functions.,单一多规程开发平台使用通用标签和单一数据库来访问全部参数和功效。,16/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,4 These RTOSs provide the capability to control all aspects of the control system,from the I/O read and write rates to the priority of individual threads spawned on the controller.,这些RTOS能控制系统各个层面，从I/O读写速率到控制器上各个线程优先级。,5.参考译文,B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,伴随许多厂商已生产出能结合PC功效和PLC可靠性可编程自动化控制器（PAC）当前控制系统已逐步开始采取PAC。本白皮书介绍PAC起源以及它与PLC和PC区分，并指出了使用PAC工业控制未来发展方向。,17/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,PAC将成为未来工业控制方式,和基于PC控制系统相比，相关PLC（可编程逻辑控制器）优势和劣势激烈争论已经连续了十年。因为PC和PLC在技术上差异越来越小，而且伴随PLC采取了商业化（COTS）硬件以及PC能采取实时操作系统，从而出现了一个新类型控制器PAC。PAC概念是由自动化研究机构(ARC)提出，它表示可编程自动化控制器，用于描述结合了PLC和PC功效新一代工业控制器。传统PLC厂商使用PAC概念来描述他们高端系统，而PC控制厂商则用来描述他们工业化控制平台。,在PLC被开发出来三十年里，它经过不停地发展，已经能结合模拟I/O，网络通信以及采取新编程标准如IEC 61131-3。然而，工程师们只需利用数字I/O和少许模拟I/O数以及简单编程技巧就可开发出80%工业应用。来自ARC、联合开发企业（VDC）以及网上PLC培训资源PLC.net教授预计：,18/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,77%PLC被用于小型应用（低于128 I/O）,72%PLC I/O是数字,80%PLC应用可利用20条梯形逻辑指令集来处理,因为采取传统工具能够处理80%工业应用，这么就强烈地需要有低成本简单PLC；从而促进了低成本微型PLC增加，它带有用梯形逻辑编程数字I/O。然而，这也在控制技术上造成了不连续性，首先80%应用需要使用简单低成本控制器，而另首先其它20%应用则超出了传统控制系统所能提供功效。工程师在开发这些20%应用需要有更高循环速率，高级控制算法，更多模拟功效以及能更加好地和企业网络集成。,在八十和九十年代，那些要开发“20%应用”工程师们已考虑在工业控制中使用PC。PC所提供软件功效能够执行高级任务，提供丰富图形化编程和用户环境，而且PCCOTS部件使控制工程师能把不停发展技术用于其它应用。这些技术包含浮点处理器；高速I/O总线，如PCI和以太网；固定数据存放器；图形化软件开发工具。而且PC还能提供无比灵活性，高效软件以及高级低成本硬件。,19/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,然而，PC还不是非常适适用于控制应用。尽管许多工程师在集成高级功效时使用PC，这些功效包含模拟控制和仿真、连接数据库、网络功效以及和第三方设备通信，不过PLC依然在控制领域中处于统治地位。基于PC控制主要问题是标准PC并不是为严格工业环境而设计。,PC主要面临三大问题：,稳定性：通常PC通用操作系统不能提供用于控制足够稳定性。安装基于PC控制设备会迫使处理系统瓦解和未预料到重启。,可靠性：因为PC带有旋转磁性硬盘和非工业性牢靠部件，如电源，这使得它更轻易出现故障。,不熟悉编程环境：工厂操作人员需要具备在维护和排除故障时恢复系统能力。使用梯形逻辑，他们能够手动迫使线圈恢复到理想状态，并能快速修补受影响代码以快速恢复系统。然而，PC系统需要操作人员学习新更高级工具20/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,尽管一些工程师采取含有坚固硬件和专门操作系统专用工业计算机，不过因为PC可靠性方面问题绝大多数工程师还是防止在控制中使用PC。另外，在PC中用于各种自动化任务设备，如I/O、通信、或运动可能需要不一样开发环境。,所以那些要开发“20%应用”工程师们要么使用一个PLC无法轻松实现系统所需功效，要么采取既包含PLC又包含PC混合系统，他们利用PLC来执行代码控制部分，用PC来实现更高级功效。因而现在许多工厂车间使用PLC和PC相结合系统，利用系统中PC进行数据统计，连接条码扫描仪，在数据库中插入信息以及把数据公布到网上。采取这种方式建立系统主要问题是该系统经常难以构建，排除故障和维护。系统工程师经常被要结合来自多个厂商软硬件工作所困扰，这是因为这些设备并不是为了能协同工作而设计。,构建更加好控制器,因为没有适合PC或PLC处理方案，那些需要开发复杂应用工程师就和控制厂商亲密合作开发新产品。他们需要新产品能结合PC高级软件功效和PLC可靠性。这些主要用户为PLC和基于PC控制企业提供了产品开发指导。,21/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,实现软件功效不但需要有高级软件，而且控制器硬件功效也需要有所提升。因为世界范围内对PC部件需求在下降，所以许多半导体厂商开始为工业应用重新设计他们产品。当前控制领域厂商已开始在工业控制产品中使用工业化浮点处理器、DRAM、固态存放器如CompactFlash以及快速Ethernet芯片。这使得厂商能利用基于PC控制系统灵活性和可用性来开发更为强大软件，而且该PC控制系统还可运行实时操作系统以确保可靠性。,这种新控制器是为处理“20%”应用问题而设计，它结合了PLC和PC二者优点。ARC工业分析家把这种设备称为可编程自动化控制器，即PAC。在ARC“可编程逻辑控制器世界概览”研究中，他们给出了PAC五个主要特征。这些控制器特征是经过定义软件能力来实现其功效。,1.“多功效性，在一个平台上有逻辑、运动、PID控制、驱动和处理中最少两种以上功效。”除了为了实现特殊协议如SERCOS要对I/O做一些改进；而且软件还能提供逻辑、运动、处理和PID功效。比如，运动控制作为软件控制循环，它能从正交编码器上读取数字输入，执行模拟控制循环并输出控制设备模拟信号。,22/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,2.“单一多规程开发平台使用通用标签和单一数据库来访问全部参数和功效。”因为PAC是为更为高级应用如多功效而设计，他们需要更为高级软件。为了能高效地设计系统，软件必须是单一集成化软件包，而不是各种分离软件工具，这些软件工具在工程上不能无缝地协同工作。,3.“经过结合IEC61131-3，用户向导和数据管理，软件工具能设计出在跨越多个机器和处理单元处理流程。”简化系统设计另首先是含有高级图形化开发工具，利用该工具能够使工程师很轻松地把处理概念转变为能实际控制机器代码。,4.“开放模块化构架能处理工业应用可从控制分布于工厂机器到加工车间操作单元。”因为全部工业应用都需要有高度定制特征，所以硬件必须是模块化方便工程师们能够选择适当部件。而且，软件也必须能让工程师增加和拆除模块以设计出所需系统。,5.“采取已经有网络接口标准，语言等，如TCP/IP，OPC&XML和SQL查询语言。”能和企业网络通信对于当代化控制系统是非常关键。尽管PAC包含有以太网接口，不过为了要把设备和工厂其它系统无问题地集成在一起，通信软件是至关主要。,23/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,两种不一样软件处理方案,首先软件是PAC和PLC主要区分，而另首先厂商在提供高级软件方式上也有所不一样。通常他们以当前已经有控制软件作为起点，不停增加PAC编程所需功效、可靠性和易用性。普通说来，有两种提供PAC软件方式：基于PLC控制软件和基于PC控制软件,基于PLC概念软件方案,传统PLC软件厂商以可靠且易用扫描式架构软件为起点，并逐步增加新功效。PLC软件依据通用模型而建立：输入扫描，控制代码运行，输入更新，以及常规功效执行。因为输入循环，输出循环和常规循环都是隐藏，所以控制工程师只需关注控制代码设计。因为厂商已完成了大部分工作，这种严格控制架构使得建立控制系统更为轻易和快速。这些系统严格性也能让控制工程师在开发可靠程序时无需深入了解PLC底层操作。然而，作为PLC主要优势这种严格扫描式构架也造成其灵活性欠缺。,24/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,绝大多数PLC厂商经过在已经有扫描式架构中增加新功效来建立PAC软件，这些新功效包含以太网通信，运动控制和高级算法。然而，通常他们会保留PLC熟悉编程方式以及其在逻辑和控制方面固有特点。所以这种PAC软件通常是为了适合特殊类型应用而设计，如逻辑，运动和PID，不过对于定制应用则缺乏灵活性，如通信、数据统计或定制控制算法。,基于PC概念软件方案,传统PC软件厂商以非常灵活通用编程语言为起点，能提供对硬件深层次访问。该种软件也含有可靠性、确定性以及预设控制架构。尽管工程师能为PLC编程人员建立起扫描式构架，不过它并不是基于PC软件所固有。这些使得PC软件极为灵活，非常适合那些需要高级架构、编程技巧或者系统级控制复杂应用，但却使本应简单应用复杂化。,25/26,P3U3B PACs for Industrial Control,the Future of Control 第三部分第三单元B PAC新一代工业控制系统,可编程自动化控制未来,这些厂商首先要能提供通用操作系统如Windows所不具备可靠性和确定性。它们能够经过采取实时操作系统（RTOS）如来自ArdencePhar Lap或Wind RiverVxWorks来实现。这些RTOS能控制系统各个层面，从I/O读写速率到控制器上各个线程优先级。然后为了使工程师能更为轻易地开发出可靠控制程序，厂商增加了抽象层和I/O读写架构。因而这种灵活软件非常适合于定制控制，数据统计和通信，但舍弃PLC编程架构代价是使程序开发难度增加。,26/26,