西門子變頻器通訊板總代理

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SIEMENS  上海勵輝自動化科技有限公司
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工業控制系統(ICS)(也稱工業自動化與控制系統）是各式各樣控制系統類型的總稱，是由各種自動化控制組件以及對實時數據進行采集、監測的過程控制組件，共同構成的確保工業基礎設施自動化運行、過程控制與監控的業務流程管控系統。

工業控制系統涵蓋了多種類型的控制系統，其中較常見又容易混淆的控制系統包括數據采集與監控系統(SCADA)、分布式控制系統（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）。那么，SCADA、DCS和PLC三者之間有何區別呢？

DCS

DCS系統，即分布式控制系統，主要是用于在同一地理位置環境下，控制生產過程的系統。

DCS系統采用集中監控的方式協調本地控制器以執行整個生產過程。通過模塊化生產系統，DCS減少了單個故障對整個系統的影響。在許多現代化系統中，DCS系統與企業系統之間設置接口以便能夠將生產過程體現在業務整體運作中。

DCS系統常用于煉油、污水處理廠、發電廠、化工廠和制藥廠等工控領域。這些系統通常用于過程控制或離散控制系統。

SCADA

SCADA系統，即數據采集與監控系統，是工業控制的核心系統，主要是用于控制分散的資產以便進行與控制同樣相同重要的集中數據采集。

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SCADA系統集成了數據采集系統、數據傳輸系統和HMI軟件，以提供集中的監視和控制，以便進行過程的輸入和輸出。SCADA系統的設計用來收集現場信息，將這些信息傳輸到計算機系統，并且用圖像或文本的形式顯示這些信息。因此，操作員可以從集中的位置實時地監視和控制整個系統，根據每個系統的復雜性和相關設置，控制任何一個單獨的系統，自動執行相關操作或任務，這也可以由操作員命令來自動執行。

SCADA系統主要是用于分布式系統，如水處理、石油天然氣管道、電力傳輸和分配系統、鐵路和其他公共運輸系統。

PLC

PLC系統，即可編程邏輯控制器。PLC是在傳統的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業控制裝置，目的是用來取代繼電器、執行邏輯、記時、計數等順序控制功能，建立柔性的程控系統。國際電工委員會（IEC）頒布了對PLC的規定：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。

在工業自動化和控制系統的網絡體系結構中，PLC作為重要的控制部件，通常應用在SCADA和DCS系統中，用于實現工業設備的具體操作與工藝控制，通過回路控制提供本地的過程管理。

在SCADA系統中，PLC的功能與RTU（即遠程終端單元）一樣。當用于DCS系統時，PLC被用作具有監視控制計劃的本地控制器。同時，PLC也常被用作重要部件配置規模較小的控制系統。PLC具有用戶可編程存儲器用于保存實現特定功能的指令，如I/O控制、邏輯、定時、計數、PID控制、通信、算術、數據和文件處理等。隨著通信技術的發展，PLC也由封閉的私有通訊協議轉而使用開放的公共協議，大幅度提高了系統的兼容性，方便了系統的維護與更新。

總 結

由上述內容很容易看出：

SCADA，DCS是一種概念，而PLC是一種產品，三者不具可比性：

1、PLC是一種產品，由它可以構成SCADA，DCS；

2、DCS 是過程控制發展起來的，PLC是繼電器—邏輯控制系統發展起來的；

3、PLC 是設備，DCS，SCADA是系統。

狹義地說，DCS主要用于過程自動化，PLC主要用于工廠自動化（生產線），SCADA 主要針對廣域的需求，如油田，綿延千里的管線。如果從計算機和網絡的角度來說，它們是統一的，之所以有區別，主要在應用的需求， DCS常常要求高級的控制算法。如在煉油行業，PLC對處理速度要求高，因為經常用在聯鎖上，甚至是故障安全系統，SCADA也有一些特殊要求，如振動監測，流量計算，調峰調谷等等。

因此，也可以簡單的認為：

SCADA是調度管理層

DCS是廠站管理層

PLC是現場設備層
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PLC程序設計，一般均采用直覺法，也就是說它植基于電路設計者本身之學習經驗，較為主觀及直接。須經歷一段瞎子摸象的嘗試錯誤(tryanderror)時期，對程序進行除錯之后才能符合所需功能或動作要求；因此設計出來的程序因人而異，除了原程序設計者之外，使用者或維修人員較不易理解其動作流程，亦即程序的可讀性較低。

　　但程序設計其實有些許脈絡可循，只是坊間的書籍很少提及這一部份。以下姑且抱著野人獻曝的心情，以『三相感應電動機故障警報控制』電路為例，由傳統電工圖轉換為階梯圖的過程，淺談程序設計，相信爾后對于相關的回路轉換或程序設計，您或許可觸類旁通。

　　1、傳統電工圖

　　已知的三相感應電動機故障警報控制電路，其傳統電工圖，如圖1所示。

　　

圖1三相感應電動機故障警報控制電路圖

　　2、動作說明

　　1.電源正常時，僅綠燈gl亮，電動機不動作。

　　2.按下啟動按鈕pb1，電磁接觸器mc動作，電動機立即運轉，指示燈rl亮，綠燈gl熄。

　　3.按下停止按鈕pb2，電磁接觸器mc斷電，電動機停止運轉，指示燈rl熄，綠燈gl亮。

　　4.電動機在運轉中，因過載或其它故障原因，致使積熱電驛th-ry動作，電動機停止運轉，蜂鳴器bz發出警報，指示燈rl熄，綠燈gl亮。

　　5.按下按鈕開關pb3，蜂鳴器bz停止警報，白燈wl亮，綠燈gl亮，紅燈rl熄。

　　6.故障排除后，按下積熱電驛th-ry復歸桿，則白燈wl熄，綠燈gl亮，紅燈rl熄，可以重新起動電動機。

　　3、i/o編碼

　　使用plc，就是以軟件程序來取代硬件配線。傳統電工圖當中，主電路是plc無法取代的；plc可以取代的部份，是控制電路。由傳統電工圖轉換為階梯圖的***個步驟，就是i/o編碼，亦即將傳統電工圖中的輸入/輸出組件，先行確定其在plc中所擬對應之外部輸入/輸出端子編號，以及外部輸入組件接線方式是采用a/b接點。

　　如表1所示。

　　(a)：外部採a接點方式接線

　　(b)：外部採b接點方式接線

　　4、plc外部接線圖

　　輸入/輸出組件經i/o編碼，并決定外部輸入組件是采用a/b接點接線方式后，plc外部接線圖如圖2所示。圖中所示為豐煒vigor-vb系列plc機種，采用npn接線，亦即24v端子與s/s端子并接。

　　

圖2plc外部接線圖

　　5、plc階梯圖

　　由傳統電工圖轉換為階梯圖之程序設計步驟如下：

　　(1)將電工圖中控制電路直接轉成對應階梯圖。因為plc階梯圖中規定，接點在前，輸出線圈則必須位于回路的***后。故首先須重新繪制電工圖，將圖中接點與輸出線圈位置適度變更，以符合plc階梯圖的要求，重新繪制后的電工圖，如圖3所示。

　　

圖3重新繪制后的電工圖

　　(2)以i/o編碼后的組件編號，取代電工圖中的輸入/輸出組件，此處要留意的是，th-ry的c-a接點及c-b接點要獨立出來，各自成為一個控制回路，如圖4所示。

圖4i/o編碼后的的電工圖

　　(3)將圖4所示的電工圖，向左旋轉90°，之后再垂直翻轉(upsidedown)，即可成為plc階梯圖，但因：

　　a.y1、x0接點

　　b.輸出線圈y1和y2，不符合一般編程軟件格式，故須適度更正，如圖5右方所示。

　　

圖5適度翻轉并修正后的階梯圖

　　※若您使用visio來繪制電工圖，則向左旋轉90°，之后再垂直翻轉，就變的很easy。

　　(4)使用編程軟件繪制之階梯圖，如圖6所示，與適度翻轉并修正后的階梯圖，完全相同。

　　

圖6編程軟件繪制之階梯圖

　　6、指令

　　將階梯圖轉換為指令，則如下所示：

　　7、plc轉換接線與階梯圖

　　傳統電工圖完整轉換后之plc外部輸入/輸出接線與階梯圖。使用軟件程序取代硬件配線后之plc外部輸入/輸出接線與階梯圖，如下圖7所示。

圖7以軟件程序取代硬件配線后之plc

　　8、結束語

　　plc其研發目的在于取代以繼電器為主之順序控制，亦即使用軟件程序以取代硬件配線，因此祇要改變其軟件程序即可改變其控制的順序，而輕易的達成控制上之不同需求。

　　一般的plc系以傳統繼電器控制回路為基礎發展而來，并將繼電器的接點和線圈予以符號化，當轉換成一般的階梯圖或指令之后，即可實現其控制。但如此所完成的控制回路，是基于電路設計者本身之學習經驗，較為主觀及直接，一般使用者往往不易理解其動作流程，亦即程序的可讀性較低。
 

金屬加工主要有車削、銑削、磨削等加工工藝，不同的加工工藝對應相應的機床加工設備，如車床、銑床、磨床、加工中心等。臺達工業自動化自2012年推出首款數控產品NC300系列以來，一直專注深耕于金屬加工的銑削和磨削領域，并經過數年的發展，產品*度和客戶認可度不斷提升，尤其在3C機床行業，臺達數控產品的市占率和影響力在行業內穩居前列。

　　為更好地服務機床行業用戶、完善數控產品線，近期，臺達又研發推出首款車床數控系統NC200系列，并憑借出色的產品性能，搭配臺達進階泛用型交流伺服系統ASDA-B2系列和高分辨率伺服馬達及高速IO控制板，成功應用于某精密機械生產商的精密數控車床，滿足了客戶切削、加工外/內螺紋、攻絲等加工工藝，同時在工件加工光潔度、精度等方面也獲得客戶認可。

　　臺達首款車床數控系統NC200系列，采用嵌入式操作系統，更加節能、穩定、高效；人機界面也更加清晰和人性化；系統操作流程更加方便簡潔，契合市場主流操作習慣；通訊采用臺達DMCNET高速總線式通訊，配線簡潔，抗干擾能力強。此外，NC200系列還具備手輪模擬操作、加工路徑預覽、網絡聯機、文檔掃描等功能，可為行業客戶提供更加舒適的應用體驗。

　　

圖1 臺達車床數控系統NC200系列（左為無手輪機種，右為有手輪機種）

　　此外，臺達進階泛用型交流伺服系統ASDA-B2系列，可支持20-bit 和 17-bit 高分辨編碼器，滿足車床高精度定位控制及平穩低速運轉的應用需求，高分辨率編碼器也可以降低頓扭矩的變動幅度, 提升電機的高精準度；內置位置、速度、扭力三種模式滿足多樣化的命令控制需求。

　　

圖2 臺達進階泛用型交流伺服系統ASDA-B2系列

　　該客戶的車床設備在采用臺達數控系統解決方案后，對加工出的螺紋、內螺紋等工件，經測量，可完全達到客戶要求和預期指標。

　　

圖3 采用臺達數控系統解決方案的車床加工出的工件實物圖

　　

圖4 車床加工現場圖

　　該案例是臺達首款數控系統NC200系列在車床設備的首次成功應用。經驗證，臺達NC200系列在功能和系統穩定性方面能夠滿足車床行業客戶對于工件加工的速度、精度等方面的要求。目前，臺達該型數控新品及整合解決方案已經相繼成功應用于多家車床行業客戶，臺達工業自動化在車削領域的發展也由此邁上了新臺階。
不可否認的是，中國數控系統市場目前還姓“資”，高檔數控機床中國產數控系統市場占有率只有5%。
 
　　1、日本FANUC數控系統
 
　　發那科(FANUC)在數控系統科研、設計、制造、銷售等方面實力強大。
 
　　高可靠性的PowerMate0系列用于控制2軸的小型車床，取代步進電動機的伺服系統；可配畫面清晰、操作方便、中文顯示的CRT/MDI，也可配性能/價格比高的DPL/MDI。
 
　　


 
　　數控系統乃機床之“大腦” 盤點全球機床數控系統
 
　　普及型CNC0-D系列0-TD用于車床，0-MD用于銑床及小型加工中心，0-GCD用于圓柱磨床，0-GSD用于平面磨床，0-PD用于沖床。
 
　　全功能型的0-C系列0-TC用于通用車床、自動車床，0-MC用于銑床、鉆床、加工中心，0-GCC用于內、外圓磨床，0-GSC用于平面磨床，0-TTC用于雙刀架4軸車床。
 
　　高性能/價格比的0i系列整體軟件功能包，高速、高精度加工，并具有網絡功能。0i-MB/MA用于加工中心和銑床，4軸4聯動；0i-TB/TA用于車床，4軸2聯動；0i-mateMA用于銑床，3軸3聯動；0i-mateTA用于車床，2軸2聯動。
 
　　具有網絡功能的超小型、超薄型CNC16i/18i/21i系列控制單元與LCD集成于一體，具有網絡功能，超高速串行數據通訊。其中FSl6i-MB的插補、位置檢測和伺服控制以納米為單位。16i***大可控8軸，6軸聯動；18i***大可控6軸，4軸聯動；21i***大可控4軸，4軸聯動。
 
　　除此之外，還有實現機床個性化的CNCl6/18/160/180系列。
 
　　2、德國西門子數控系統
 
　　SIEMENS公司的數控裝置采用模塊化結構設計，經濟性好，在一種標準硬件上，配置多種軟件，使它具有多種工藝類型，滿足各種機床的需要，并成為系列產品。采用SIMATICS系列可編程控制器或集成式可編程控制器，用SYEP編程語言，具有豐富的人機對話功能，具有多種語言的顯示。
 
　　SIEMENS公司CNC裝置主要有SINUMERIK3/8/810/820/850/880/805/802/840系列。
 
　　3、日本三菱數控系統
 
　　工業中常用的三菱數控系統有：M700V系列、M70V系列、M70系列、M60S系列、E68系列、E60系列、C6系列、C64系列、C70系列。其中，M700V系列屬于高端產品，完全納米控制系統，高精度高品位加工，支持5軸聯動，可加工復雜表面形狀的工件。
 
　　4、德國海德漢數控系統
 
　　Heidenhain的iTNC530控制系統是適合銑床、加工中心或需要優化刀具軌跡控制之加工過程的通用性控制系統，屬于高端數控系統。該系統的數據處理時間比以前的TNC系列產品快8倍，所配備的“快速以太網”通訊接口能以100Mbit/s的速率傳輸程序數據，比以前快了10倍，新型程序編輯器具有大型程序編輯能力，可以快速插入和編輯信息程序段。
 
　　5、德國力士樂數控系統
 
　　力士樂(BoschRexroth)是原博世自動化技術部與原力士樂公司于2001年合并組成，屬博世集團全資擁有。博世力士樂是世界*的傳動與制控公司，在工業液壓、電子動與控制、線性傳動與組裝技術、氣動、液壓傳動服務以至行走機械液壓方面居世界領先地位。公司注冊總部位于德國斯圖加特，而營運總部及董事局總辦事處則設于德國洛爾。
 
　　6、法國NUM數控系統
 
　　NUM公司是法國*的一家國際性公司，專門從事CNC數控系統的開發和研究，是施耐德電氣的子公司，歐洲主流數控系統供貨商。主要產品有：NUM1020/1040、NUM1020M、NUM1020T、NUM1040M、NUM1040T、NUM1060、NUM1050、NUM驅動及電機。
 
　　7、西班牙FAGOR數控系統
 
　　發格自動化(FAGORAUTOMATION)是世界*的數控系統(CNC)、數顯表(DRO)和光柵測量系統的制造商，隸屬于西班牙蒙德拉貢集團公司，成立于1972年。發格側重于在機床自動化領域的發展，其產品涵蓋了數控系統、伺服驅動/電機/主軸系統、光柵尺、旋轉編碼器及高分辨率高精度角度編碼器、數顯表等產品。
 
　　8、日本MAZAK數控系統
 
　　山崎馬扎克公司主要生產CNC車床、復合車銑加工中心、立式加工中心、臥式加工中心、CNC激光系統、FMS柔性生產系統、CAD/CAM系統、CNC裝置和生產支持軟件等。
 
　　MazatrolFusion640數控系統在世界上首次使用了CNC和PC融合技術，實現了數控系統的網絡化、智能化功能。數控系統直接接入因特網，即可接受到小巨人機床有限公司提供的24小時網上在線維修服務。
 
　　9、華中數控
 
　　華中數控具有自主知識產權的數控裝置形成了高、中、低三個檔次的系列產品，研制了華中8型系列高檔數控系統新產品，已有數十臺套與列入國家重大專項的高檔數控機床配套應用；具有自主知識產權的伺服驅動和主軸驅動裝置性能指標達到國際先進水平。
 
　　HNC-848數控裝置品是全數字總線式高檔數控裝置，瞄準國外高檔數控系統，采用雙CPU模塊的上下位機結構，模塊化、開放式體系結構，基于具有自主知識產權的NCUC工業現場總線技術。具有多通道控制技術、五軸加工、高速高精度、車銑復合、同步控制等高檔數控系統的功能，采用15”液晶顯示屏。主要應用于高速、高精、多軸、多通道的立式、臥式加工中心，車銑復合，5軸龍門機床等。
 
　　10、廣州數控
 
　　廣州數控是廣東省20家重點裝備制造企業之一，國家863重點項目《中檔數控系統產業化支撐技術》承擔企業。主營業務有：數控系統、伺服驅動、伺服電機研發生產，數控機床連鎖營銷、機床數控化工程，工業機器人、精密數控注塑機研制等。
 
　　廣州數控擁有車床數控系統、鉆、銑床數控系統、加工中心數控系統、磨床數控系統等多領域的數控系統。其中，GSK27系統采用多處理器實現nm級控制；人性化人機交互界面，菜單可配置，根據人體工程學設計，更符合操作人員的加工習慣；采用開放式軟件平臺，可以輕松與第三方軟件連接；高性能硬件支持***大8通道，64軸控制。