在关于如何使用梯形逻辑减少扫描的第2部分中，我们将研究关于如何使用梯形逻辑编程最小化PLC扫描周期时间的五个通用技巧中的其余三个。我们将提供每种情况的例子，就像我们在第一部分这个博客。这最后三个技巧通常被认为对扫描周期时间有最大的影响。 回顾一下，在第1部分中，我们确定了以下5个减少扫描时间的技巧，并开始研究每个技巧的例子: 1.将最有可能错误的说明/条件放在梯级的开头。 2.在创建梯形逻辑程序时，尽可能避免重复唯一的标记/指令组合。 在第2部分中，我们将回顾最后三个技巧的一个简单示例: 3.程序流控制是显著减少扫描时间的关键。使用JMP和LBL指令来减少正在运行的程序的活动段。 4.划分任务(制定模块化流程)并对其进行组织会对扫描时间产生重大影响。传递变量可以允许程序段(子例程)在多个实例中使用。 5.避免浮点运算，尽可能使用整数。如果您需要比整数更好的精度，可以考虑将所有的浮点数乘以10、100或1000来得到整数。 剩余扫描周期时间减少提示示例: 3.使用JMP和LBL指令来减少每个扫描周期中执行的程序代码量。 程序流程是一个可以显著减少扫描时间的领域。 在下面的示例中，当梯级1上的“Enable_Jump”触点闭合时，电机2和电机3梯级被跳过。此时，遇到JMP指令，程序执行跳转到梯级4上的“标签_ 1”LBL指令位置，跳过梯级2和3。这个概念可以用来跳过在生产周期中任何给定时间都不会用到的程序的大部分。这有可能极大地减少被扫描的横档的数量，并且随后可以显著地减少应用扫描周期时间。     跳过梯级的能力并不是利用JMP和LBL指令减少扫描周期时间的唯一方式。假设您正在监视一系列输入的特定状态变化，并且这些状态变化的性质将决定随后会发生什么样的一系列动作。在这种情况下，创建一个程序循环来仅执行监控输入所需的梯级，将确保扫描周期时间不会妨碍对任何输入状态变化提供快速响应。     这通常是通过创建一个由JMP和LBL指令在程序中的位置定义的“区域”来实现的。从上到下扫描该区域，然后程序执行再次循环回到已定义区域的起点。这将一直持续到退出条件允许程序在循环之外继续执行。很明显，这些技术会对扫描周期产生重大影响，并且使用JMP和LBL指令的程序流管理可以是一个强大的工具，提供对扫描周期时间的一定程度的控制。 4.使用子程序划分任务，允许程序段在多个实例中使用。 根据扫描较少梯级将减少总扫描周期时间的概念，JSR、SBR和RET程序流指令的使用及其对扫描周期时间的影响始终值得考虑。为在一个过程中不同时间重复的函数创建可重用的原子程序段，允许这些程序段仅在需要时被调用，并且将显著减少被扫描的梯级的数量，因为这避免了不必要的重复。作为一个简单的例子，考虑一个例程，该例程需要在几次计算中取两个值的平均值。创建一个可以在多种情况下调用的子例程可以避免重复任何求平均值所需的指令。值被传递到例程中，结果被传递出来，如下所示:     JMP和LBL的指令允许你专注于一个片段或跳过片段。JSR和RET子例程指令允许程序段被多次使用，而不是创建它们的多个实例。程序流指令是管理扫描周期时间的重要工具。 5.避免浮点运算，尽可能使用整数。 这种常规做法缩短了扫描周期时间，因为与INT数据类型变量相比，使用REAL数据类型的指令占用更多的内存，使用更多的资源来运行，并且需要更多的周期。例如，假设我们有一个范围为0至10伏的模拟输入信号，传感器提供2位小数的精度。例如，8.34 V就是进入模拟输入通道的输入类型。将该值乘以100将删除该值的小数部分，并创建一个可用于INT数据类型的整数。可以说，一般来说，通过在流程的输出点的输入处缩放值来进行数学运算时，使用INT或DINT数据类型是有益的。模拟输出控制信号应使用INT或DINT数据类型产生，并在输出范围内转换为实数值，然后尽可能发送出去.     该程序段采用0.00到10.00之间的模拟输入值，并将其转换为范围从0到100的整数值。此时，可以使用DINT数据类型变量对这个缩放值进行操作。在发送到输出模块位置之前，该值将被缩小到0到10的范围。 扫描周期时间是一个应用参数，它对一个过程具有不同的意义。在扫描时间至关重要的情况下，知道如何减少对应用程序的影响会非常有帮助。遵循这5个关于减少扫描周期时间的提示，它们将帮助您在该参数对正常操作至关重要的情况下管理该参数。

梯形逻辑是最流行的5种PLC编程语言之一。但是是什么让它如此受欢迎，掌握这门语言需要什么?梯形逻辑是一种编程语言，也是最早用于PLC或可编程逻辑控制器的语言之一。 如果你对PLC感兴趣，那么你必须知道梯形逻辑的基础知识，以及它对这些机器的重要性。学习梯形逻辑基本上就像学习一门新的语言，但幸运的是，如果你已经有一些PLC的工作知识，你会很快掌握。在这篇文章中，我们将讨论梯形逻辑的历史，为什么它流行，梯形编程和梯形逻辑的基础知识。     梯形逻辑的历史 为了理解梯形逻辑的历史，让我们从过程控制的定义开始。过程控制通常被理解为在生产过程中使用工业控制系统来实现一致性和安全性的一门学科，而这是人类无法单独手动实现的。 梯形逻辑最初是一种记录制造和过程控制中使用的继电器架的设计和构造的方法。中继机架是用于网络和通信设备的存储系统，在21世纪之前普遍使用。它们以某种方式编号，通常像电子表格单元格一样从上到下从左到右。 每个设备都用一个符号表示，并带有相应的设备。图中还会显示外部设备，如泵和加热器。然而，继电器很贵，而且由于机械零件磨损和用电烧坏零件，它们经常很快失灵。与PLC的出现保持相似的系统在适当的位置是必要的，因此梯形逻辑发展成为第一个PLC编程语言。 阶梯逻辑为什么流行? 梯形逻辑是最流行的方法PLC编程因为它是一种基于图形的编程语言，模仿继电器逻辑。已经熟悉继电器逻辑的工程师、电工和学生发现，与其他基于文本的编程语言相比，从电路转换到梯形逻辑更容易。 梯形逻辑被设计成具有与电气梯形图相同的外观，但是物理触点和线圈被替换成了记忆块。在PLC中编程梯形逻辑时，梯形图的图形、拖放特性有助于快速创建代码。梯形逻辑还有助于对代码进行故障诊断，因为从视觉上看，可以通过逻辑符号看到从LHS起始轨道到RHS结束轨道的逻辑流程。     关键组件     与计算机一样，PLC使用二进制信号进行操作，使用1或0 -这种类型的数据称为布尔型。在PLC中实施梯形逻辑程序时，有七个基本组件需要了解: 导轨:沿着页面最末端的垂直线。如果它们在继电器逻辑电路中，它们将代表电源的活动和零伏连接，其中功率流从左手侧流向右手侧。 横档:将轨道连接到逻辑表达式的水平线。如果它们在继电器逻辑电路中，它们将代表将电源连接到开关和继电器组件的电线。每个梯级都按升序顺序编号。 输入:输入是外部控制动作，如按下按钮或触发限位开关。 产出:输出是被打开和关闭的外部设备，例如电动机 逻辑表达式:与输入和输出结合使用，形成所需的控制操作。 地址符号/标签名称:地址符号描述了PLC的输入、输出和逻辑表达式存储器寻址结构。标签名称是分配给地址的描述。 评论:注释显示在每个梯级的开头，用于描述梯级或梯级组正在执行的逻辑表达式和控制操作。 为了执行梯形逻辑，PLC中央处理器(CPU)将读取连接到输入和输出模块的物理单元，更新它们在CPU内存中的状态。然后，CPU沿着阶梯向下工作，从左到右执行每个梯级。一旦CPU到达最后一个梯级，它将更新实际输出，然后循环返回并重新开始。 你可以掌握梯形逻辑 因为梯形逻辑是用于PLC的最流行的编程语言，如果你有兴趣使用它们，学习它是必不可少的。梯形编程是一种可视化语言，因为它模仿电气继电器电路，所以大多数人都觉得学习梯形逻辑基础很容易。

维基百科上的常见定义是这样描述PLC或可编程逻辑控制器的:“可编程逻辑控制器(PLC)或可编程控制器是一种工业计算机，经过加固并适用于制造过程的控制，如装配线、机器、机器人设备或任何需要高可靠性、易于编程和过程故障诊断的活动。被认为是设备之父的迪克·莫利发明了第一台PLC 1968年为通用汽车公司。 如今，PLC在许多工厂化制造中占据着中心或关键的位置。这不是偶然的!从概念上讲，PLC非常适合当今自动化的需求。让我们花点时间来研究一下这一成功的一些原因。 在工厂化制造中使用PLC的优势 超过50年可编程逻辑控制器缓慢但稳定地巩固了其作为当今使用的最坚固、最具成本效益、最物有所值的工业控制系统选项的声誉。可编程逻辑控制器概念方法的固有优势使其能够与其他关键技术一起发展，并在现代自动化中实现和保持核心地位。从历史上看，PLC旨在取代物理时间延迟继电器、线圈、触点、鼓控制器和各种继电器逻辑设备，这些设备在过去很久的僵化和原始的控制系统中使用。对这些僵化系统实施有效替代的方法提供了一系列优势，这些优势已被证明具有持久的功效。这些优点在很大程度上导致了可编程逻辑控制器在当今向工厂制造的自动化。当试图理解PLC在现代制造业中的作用时，这些持久的优势是值得研究的。     PLC在制造业中的关键持久优势 可编程逻辑控制器易于程序和安装。大多数PLC都配有快速释放型螺丝连接，用于输入和输出设备的快速接线。在大多数情况下，PLC编辑功能允许在几秒钟内完成程序更改、修正和加载程序。 1.内部定时器、序列器和继电器的运行速度比传统的延时继电器系统快得多。因此，使用PLC的装配机将具有更高的生产率。 2.对PLC的访问受到硬件功能(如钥匙锁)和软件功能(如密码)的限制。计时器及其计时值也可以通过特殊命令进行保护。 3.与其他类型的控制系统相比，PLC解决问题也是一大优势。许多PLC配备有诊断指示器，用于监控电源、中央处理单元故障、用于存储器备份的低电池电量、输入/输出条件、强制输出条件等。 4.可编程控制器设计有通信能力，允许它们与本地和远程计算机系统对话或提供人机界面。这些界面从简单的带有字母数字显示的灯或报警器系统到可以查看过程当前状态的复杂的视频屏幕。 5.PLC是非常可靠的控制设备，可以在恶劣条件下生存和运行。它们可以满足几乎所有的安装规范要求。 6.大量训练有素的维护人员，他们在使用梯形逻辑编程、传统语言、结构化文本、功能块以及近年来使用的C和C++对系统进行故障检修和维护方面经验丰富。 7.更有效地应对电力中断和故障。报警程序和特殊功能指令允许强大的故障保护和系统监控。 8.使PLC成为数据采集、数据传输和系统监控的理想设备和指令。现代PLC利用通用网络协议，实现车间和前台之间的无缝数据集成。因此，前台办公室可以实时获得关于吞吐量、可用资源、库存状态等的相关信息。 9.适合分布式控制应用以及集中式控制模型。PLC的灵活性和多功能性超越了编程选项和技术的可用性。这些设备的使用方式也很广泛。 10.就其本质和设计而言，可编程逻辑控制器能够利用材料科学的任何现代进步、新的更好的传感器技术、先进的HMI设备以及改进的网络技术，从而实现可靠的实时控制应用。上面列出的优点已经随着这些其他技术以它们自己的方式发展，并且在这样做的时候，使PLC保持在控制系统技术的最前沿。随着应用程序变得更加内存密集型，可伸缩性已经成为关键。现代制造业也要求以更快的速度传输更大量的数据。在今天的世界里，信息通过一个受控的过程与产品一起流动变得越来越普遍。 最后 随着制造组织开始拥抱现代，可编程逻辑控制器将继续展示它们的效用和持久能力。自50多年前问世以来，导致其被广泛采用的优势将继续为任何形式的工厂化制造提供竞争优势。基于工厂制造的持续自动化，加上现在价格合理的各种PLC，表明用于工业控制应用的大多数其他系统将继续慢慢淘汰，因为它们变得过时了。随着我们迈向自动化的新时代，这些过时的技术越来越多地被现代PLC所取代。此外，自动化正在广泛的应用中发挥作用，直到最近，这些应用还是人类劳动的唯一领域，因此这一领域的持续增长是有保证的。

当我们想到已经彻底改变了工业自动化的技术时，我们通常会想到我们与之交互的特定硬件，而不是幕后的软件。对于工厂和制造厂，可编程逻辑控制器(PLC)极大地提高了效率和控制;然而，是SCADA软件平稳地运行所有的操作。 为了理解SCADA系统的基础知识，了解它们是什么、它们的功能和组件以及它们在现代工业工作场所中的位置是很重要的。 什么是SCADA系统? 如果你在工厂工作过，你可能听说过SCADA这个术语。然而，如果你不熟悉工厂车间，这可能是一个陌生的概念。SCADA系统是一种工业控制系统，是许多制造工厂日常运营的核心。SCADA代表监控和数据采集。简而言之，SCADA系统收集并快速分析实时数据。在制造领域，它们用于监控和自动化以下方面的控制过程工业自动化. 基本的SCADA架构始于PLC或远程终端单元(RTU)。这些微型计算机从工厂或操作中的传感器和机器接收数据，然后将信息发送到运行SCADA软件的计算机。该软件处理、分发并在人机界面(HMI)上显示信息，以便人类操作员基于该信息做出决定。 在实施工业计算机后，SCADA系统首次被引入工厂车间;主要是上市公司。“SCADA系统”一词是在20世纪70年代早期创造的，是一种允许自动通信将数据从远程站点传输到监控设备的软件。使用SCADA的一些最大的行业包括石油和天然气、食品和饮料、汽车和化工。一个基本的SCADA系统有几个关键的组件和功能，这是我们将在下面探讨的。     SCADA系统的功能 SCADA系统的软件和硬件元素协同工作，以执行收集、分析和显示来自工厂操作的实时数据的功能。现代SCADA系统提供了从远程位置监视和控制各种过程的能力。 SCADA系统有四个主要功能:数据采集、网络数据通信、数据显示和控制。 数据采集 SCADA系统从连接到PLC的传感器和网络设备获取数据。它们测量速度、温度、重量、流速、气体排放和压力等参数。然后，这些原始数据被发送到PLC进行处理，然后发送到HMI，供操作员根据需要进行分析和决策。 网络数据通信 当在机器和操作员之间传输数据时，有线或无线通信技术的使用对于SCADA系统是重要的。这些网络允许从一个中心位置控制多个系统。 数据显示 SCADA系统向HMI或HCI(人机界面)报告数据，在那里信息被显示给操作员。该主站持续监控所有传感器，并在出现“警报”或功能障碍时(当控制因素在正常操作范围内不起作用时)向操作员发出警报。 控制 SCADA系统可以被编程为基于从传感器收集的数据来执行某些控制决策。控制功能可以包括打开/关闭电源、调节温度、降低或提高速度以及调节各种工业过程。 SCADA系统的组件 SCADA系统由许多硬件和软件机制组成，它们一起工作来执行上面列出的功能。硬件由传感器、继电器和开关等数据采集设备组成。SCADA软件对数据进行分析和翻译，然后发送给操作员，并且还具有控制和报警功能的编程能力。 数字或模拟输入和传感器负责测量和控制机器的状态和参数。它们的主要功能是数据采集，然后发送到PLC或RTU。PLC和RTU是小型工业计算机，它们从输入和传感器收集数据，并以有意义的方式报告信息。它们充当收集报告的本地收集点，并且还传送命令来控制继电器。从多个PLC收集的数据随后被发送到中央HMI。 HMI充当主计算机站和卫星计算机站，允许操作员分析从网络设备和传感器收集的所有数据。这些信息通常显示在代表机器和设备的图形图片和地图、数据图表和性能报告中。基于这些信息，操作人员可以做出明智的决策，以优化生产过程的效率。通信网络允许数据在机器、PLC和操作员之间传送。SCADA系统通常使用本地地理区域的封闭LAN，或连接到不同区域的wan。没有正确设计的通信网络，SCADA系统将无法运行。 现代工业自动化中的SCADA系统 在现代工业工作场所中，PLC被广泛用作将来自传感器的数据和输入传递给HMI的设备，以便操作员对制造过程做出决策。然而，这是SCADA软件它在所有组件之间工作，以保持操作高效运行。 在学习PLC的基础知识时，了解软件的基础知识以及SCADA系统的组件和功能非常重要。对于实践学习，请查看PLC技术员程序.

当学习PLC编程的基础时，就像打开和关闭开关一样简单。这就是离散和模拟I/O模块的主要区别!离散信号只是简单的开或关，而模拟信号则不同。 PLC负责从输入信号中收集数据，并通过输出信号将信息发送到控制设备，以执行特定的功能。根据应用或设备，PLC程序员必须决定是使用离散还是模拟I/O。 学习PLC编程的基础知识时，有必要对输入和输出以及离散和模拟I/O模块之间的主要区别有一个基本的了解。继续阅读，对这两种机制有更深入的了解。     输入和输出通信概述 如果你是PLC培训的新手，I/O是技术人员中广泛使用的术语，代表“输入/输出”I/O是信息处理系统和外部世界之间的通信。输入是系统接收的信号或数据，输出是系统发出的信号。 考虑I/O的一个最简单的方法是以你的计算机为例。你的电脑是一个信息处理系统，用户是“外界”。计算机的输入是接收用户命令的键盘和鼠标，而输出是显示器和打印机。当你想到PLC时，你应该注意到PLC由两个基本部分组成:中央处理器(CPU)和I/O接口系统。I/O是连接信息处理系统(CPU)和外部世界的东西，比如机器和人机界面(HMI)。输入模块检测输入信号的状态，如按钮、开关和传感器。输出模块控制电机、继电器和灯等设备。 离散输入/输出模块PLC 既然我们已经介绍了输入和输出信号的基本信息，让我们来看看离散系统和模拟系统之间的区别。 PLC中的离散I/O模块也称为“数字I/O”，指的是处于两种状态之一的数据:开或关。这些信号也被称为1和0，或开和关。学习PLC编程时，离散I/o通常比模拟I/o简单得多。离散I/O的一个例子是按钮开关，它使用压力来关闭和打开电机。接近开关也是离散I/O的一个例子，因为它们可以在没有物理接触的情况下检测到物体的存在，不需要用力就可以关闭或打开。当PLC接收到来自离散输入通道的信号时，它会意识到离散传感器的状态。分立输入模块内通常有一组发光二极管(led ),当设备打开时，这些二极管就会通电。当光敏设备感应到LED时，它就会打开，从而激活PLC内存中的LED。 然后，PLC通过离散输出通道将这些信息发送给控制设备。类似地，PLC发送LED信号，激活光敏装置。当通过PLC的计算机电路发送时，这些电力负载允许控制设备，如电机启动器或指示灯，运行。 模拟输入/输出模块PLC 模拟I/O指的是数值范围大于1或0的信号，而不是简单的开/关或开/关。它通常测量输入端的电压或电流，并将其提供给输出端。因为模拟I/O指的是范围，而不是两种状态中的一种，所以学习起来有点复杂培训中的PLC程序员，尤其是如果你是新来的。 模拟输入示例包括温度传感器、油压传感器、CO2传感器和重量秤。输出将用于控制发送到这些传感器的功率、电流或电压。与仅使用二进制数“0”和“1”的离散输入模块不同，模拟输入模块通常以下列形式之一测量模拟输入:-10至10 VDC、0–10 VDC、1至5 VDC、0至1 mA或4–20mA。为了使PLC理解模拟信号，它们必须通过A/D转换器或模数转换器进行转换。 模拟输出的工作方式类似于离散输出，PLC将信号发送到控制设备，如由PLC控制的控制阀或变频驱动器。调光开关是我们家中最常见的模拟信号，也是新PLC程序员的绝佳范例。调光开关可以小幅增加和减少，允许光线通过灯泡过滤;使得它比简单的开和关开关更复杂。 通过PLC编程了解这一切 PLC从输入和输出信号中收集和发送数据，以控制工业环境中的各种操作。根据应用或设备，PLC程序员负责创建离散或模拟I/O模块。离散和模拟I/O广泛用于PLC编程，因此对于PLC技术人员去学习如何与这两者一起工作。

电动机在我们的日常生活中有多种应用，但需要适量的电能来提供最佳的扭矩和速度。为了控制这些电机，变频装置(VFD)用于将交流电流转换成来自电源的DC电流。在本文中，我们将了解这些设备是如何工作的，以及它们的重要性     VFD的历史 尼古拉·特斯拉在1887年获得了第一台三相交流电机的专利，这种电机比托马斯·爱迪生的DC电机效率更高，更耐用。然而，控制交流电机的速度是困难的，这导致了DC电机的可靠性。几十年后，才设计出小部件，从而产生了现在的VFD。当时的VFD用于重工业，但随着技术的进步，变得更适用于日常使用。由于控制硬件和微处理器的出现，VFD具有很大的通用性，并减少了电机的压力。 VFD组件和功能 VFD由5个主要组件组成:转换器、DC链接、逆变器、控制逻辑和用户界面。     转换器 转换器或交流输入整流器有助于将交流电压转换为DC电压。转换器由多个二极管组成，这些二极管相互并联，只允许电流单向流动。流经转换器的电流被循环通过，直到它被转换成粗略的DC电压。 DC链接 DC链路是由滤波电感和电容组成的滤波部分。DC链接的目的是平滑在前面步骤中从整流器电路获得的波动的DC电压。然后，滤波后的输出馈入逆变器的输入端。 换流器 逆变器的目的是将DC链路的输出(即经过滤波的DC电压)转换回交流电。逆变器用于控制输出到电机的可变电压、可变频率。逆变器由成对连接的IGBT开关组成，以控制电流。这通常连接到一个逻辑控制器，允许操作员接口和调整电机的电压。通过用脉宽调制控制电流的路径，可以从DC源产生交流电压。 用户界面 为了实现最佳功率使用或节能，需要一个用户界面来配置VFD。用户界面是连接到VFD的控制面板，允许用户手动输入。从键盘到液晶触摸屏，不一而足。较新的系统提供蓝牙无线控制面板。 控制逻辑 用户定义的设置然后由控制逻辑解释。它是VFD与用户界面和电机上的反馈设备通信所需的软件。该软件通常基于状态图，在完成一项任务之前，从开始到停止遵循一组序列。这使得VFD完全自动化。 为什么VFD很重要，它们有什么好处? VFD基本上是一个精炼厂，将粗糙的交流电压转换成更稳定的电流。通过将其转化为DC，它可以在作为AC发送出去之前被进一步精炼。发出的电压是方形的，而不是传统的正弦形式，允许电流逐渐输出。VFD的其他一些优势包括: 降低能耗 方便用户 高功率输出 扭矩和速度控制 不需要电机软启动器。     VFD的应用 VFD在电气和电机控制系统中有广泛的用途。这些系统需要功率调节，以便在不需要时保存功率。 游泳池过滤系统 VFD可用于室内游泳池过滤系统，以提高清洁度。室内游泳池过滤系统中使用的VFD可以根据需要轻松改变水量，从而有助于降低耗电量。游泳池使用的40%的电力需要用来过滤水。使用VFD的泵可以通过将水吸入过滤系统来帮助水循环。 增压泵 商业或大型建筑，如酒店，需要足够高的水压，以达到所有单位，包括浴室和淋浴，使用增压泵。VFD可以更好地替代压力控制阀，因为它们具有更好的节能效果，并消除了维护成本。 暖通空调系统 VFD已经在HVAC系统中使用了几十年。传统上，它们用于容量调节，但近年来，它们也用于风扇和泵的平衡、设备监控以及在高峰负荷条件下减少设备能耗。VFD有助于减少HVAC系统部件的磨损，因为它们启动电机所需的能量更少，从而减少了部件的应力。 VFD和PLC VFD需要一个允许用户设置电机速度的接口。PLC甚至DCS系统可用于通过自动设置电机运行的驱动速度来远程控制VFD。PLC也可以连接到人机界面，HMI，允许操作员手动设置电机速度。当需要更多电力时，这允许稳定的电压输出。 随着VFD在HVAC和电气行业中的频繁使用和可靠性，电工和PLC技术人员了解和理解VFD的工作原理及其应用将会受益匪浅。

可以肯定地说，无论我们是否意识到，我们都从某种形式的过程自动化中受益。我们赖以养家糊口、上下班、周日下午休息的许多产品和系统都是由过程自动化实现的。驱动这些过程的设备通常是可编程逻辑控制器(PLC)或远程终端设备(RTU)。虽然这些设备中的每一个都用于非常特定的功能，但是定义和区分它们自身的品质不再像以前那样清晰。 在本文中，我们将定义PLC和RTU，并探讨它们的区别、相似之处和用途。 了解PLC和RTU 在我们开始比较PLC和RTU的优势之前，让我们花点时间来定义每件设备是什么。PLC是一种坚固的工业计算机，用于控制工业过程中的自动化。PLC足够强大，可以执行单个设备的自动化控制，甚至包括整条生产线。PLC利用数字或模拟I/O(输入/输出)将动作“传达”给现场设备(如执行器、机械臂、输送机等)。).像这样的编程语言梯形逻辑、结构化文本、指令表、功能框图等。用于对PLC内的逻辑进行编程。正是这种编程到PLC中的逻辑决定了如何执行自主过程。PLC通常与人机界面(HMI)或监控和数据采集(SCADA)系统配对，允许操作员查看设备和过程状态，确认和清除警报和故障，查看系统收集的统计数据，或手动覆盖现场设备。PLC很少无线传输数据，而是依靠电缆与现场设备通信并收集数据。 在定义RTU时，这两种设备似乎可以互换。像PLC一样，RTU是一种用于在自动化工业过程中远程监控和控制现场设备的设备。然而，RTU与PLC的区别在于，前者被认为是一台独立的计算机，因为它拥有通常与计算机、处理器、内存和存储器相关的所有组件。RTU可用于偏远地区或对人类生命构成危险的恶劣条件下，并可传输数据和进行无线通信。     PLC的好处 在其他条件相同的情况下，为什么要用PLC而不是RTU来实现工业过程的自动化呢?有许多因素使PLC成为首选控制器，下面将逐一探讨。 制造环境中的低成本–虽然PLC或RTU可以在任何制造工厂中正常工作，但使用PLC将证明更有优势，因为使RTU与众不同的功能实际上并不多。在封闭空间内，一个单独的网络连接PLC就足够了;在这种环境下选择RTU通常被认为是“矫枉过正”。 制造工厂内的环境控制–因为大多数制造过程至少需要一些人的参与，所以整个工厂通常使用环境控制来保持舒适的温度水平。因此，在这种类型的环境中，设计或制造不能够承受极端温度的PLC是一个很好的选择。 制造商已经使用PLC–在一个历史上一直使用PLC来驱动其自主过程的工厂中，没有什么动力去转换到RTU。虽然使用RTU控制器肯定有一些好处(正如我们将在下面看到的)，但更新目前现场基础设施的成本可能会令人望而却步。通常，将PLC环境切换到RTU环境需要一个可靠的案例。 输入输出控制–PLC更适合阀门、泵、电机等设备的输出控制。因为这些设备的有线连接通常被认为更可靠。对于某些应用来说，不良的无线连接可能会妨碍输出控制的执行，这种威胁是不值得的。 SCADA连接–RTU不包括可视显示器，因此RTU环境需要集成SCADA连接，以便操作员可以查看系统的图形表示。话虽如此，可编程逻辑控制器并不一定需要一个SCADA系统一起工作。许多现代PLC要么具有内置显示器，要么由程序提供的控制非常复杂，因此可能不需要显示器。 RTU的好处 正如前面提到的，远程终端设备是PLC的一个更先进、更耐用的设计版本。RTU足够“智能”,可以同时控制多个过程，而不需要人工操作，RTU将与分布式控制系统(DCS)和SCADA系统接口，还可以与更复杂的控制系统(如PC)接口，这使得编程或编辑程序、监测和控制系统成为更容易的用户体验。 RTU还可以通过使用传感器和传播从系统中的现场设备接收的数据来监控数字和模拟参数。这些数据随后被发送到本地监控中心(通常由电力、石油和水等公用事业运营部门完成)。RTU软件可以在部署期间协助故障排除过程。 显而易见，像PLC一样，RTU是特定部门的首选控制器。例如，虽然您可能会看到PLC更广泛地用于制造环境，但RTU通常更受电信和运输公司的青睐。其他优势包括如下: 持久性–由于其更加坚固的设计，RTU可以抵抗恶劣环境条件的不利影响。它们的设计也适用于过程的输入和输出远离控制器所在设施的应用。RTU的好处是非常可靠;它们可以通过电池或太阳能电池板(取决于其位置)长时间供电。 数据传送–虽然现场设备、系统和PLC之间的数据通信速度比RTU更快，但RTU和辅助设备和系统之间的数据传输仅包括请求的数据。这意味着当PLC的数据传输间隔发生时，RTU的数据传输是由事件驱动的。 适用于所有应用的监控设备 正如我们所见，两款器件在某些应用中都表现出色。选择使用哪种监控设备很可能取决于它所针对的行业。这当然只是一个经验法则，但是它确实有一些优点，因为每个行业都倾向于使用通用的程序和标准化。大量的责任落在负责自动化过程的技术上。PLC和RTU虽然在某些方面相似，但却扮演着非常特殊的角色。如果你想了解更多关于PLC和它们的许多应用，或者你有兴趣成为一名PLC技术员, 联系乔治·布朗学院今天。

就在不久前，处理废水和向家庭提供清洁、安全的饮用水还依赖于人工流程。今天，水处理在很大程度上是自动化的，这在很大程度上归功于可编程逻辑控制器(PLC)和其他电气设备的使用，这些设备可以被编程来完成许多需要很少或没有人工监督的任务。 随着对可靠清洁饮用水的需求持续增长，水和废水处理设施将需要增加对自动化技术的依赖。在本文中，我们将探讨现代水和废水设施当前面临的挑战，以及为什么PLC越来越多地用于控制操作。 现代水处理设施面临的挑战     城市水资源管理不仅仅是确保充足的供应。现代水处理设施面临着许多复杂的挑战，而大多数人很少关心这些挑战，尤其是减少细菌繁殖和进行预防性维护。本节将探讨PLC的使用如何帮助解决这些挑战。 细菌控制–虽然PLC本身无法控制微生物繁殖的严重程度或它们所依赖的有机化合物;PLC编程可以控制控制细菌水平的设备。这包括自动调节温度和流速，以创造不利于有机物生长的条件。不仅如此，PLC还能够处理从遍布整个设施的传感器收集的输入数据，并调整其他过程，如未处理水的氧化和搅拌，以最大限度地分解水中存在的有害成分。 系统监控和维护活动–由于人口的健康和安全悬而未决，像许多其他工业设施一样，水处理设施无法承受关键设备突然发生故障。当膜的结垢或污染可能阻碍供应或缩短组件寿命时，对预过滤筒和过滤袋等物品的数字监控可以通知工作人员。当通过使用现场安装的传感器与能够收集和解析数据的PLC对系统进行高度监控时，不仅产品的质量更加稳定，操作设施所需的管理费用也将减少。可编程逻辑控制器的好处在于它们可以很容易地与监控和数据采集(SCADA)系统集成。SCADA为用户提供了实时收集的数据的可视化表示，这意味着操作员可以实时访问工厂车间的设备状况。 PLC的组件 澄清一下，PLC及其在工业应用中的使用并不新鲜。事实上，PLC已经存在了几十年。尽管这些年来我们已经看到了所有的技术进步，但是它们仍然代表了在负责维持市政供水的设施中控制操作的更可行的选择。以下是使PLC成为系统自动化中如此可靠的组件的几个组件。 控制部件–处理器或控制单元位于PLC的核心。它包含微处理器，使输入信号转换成输出控制成为可能。在水处理设施中，这可能意味着从获取水表收集的数据并执行增加水流量的命令到执行激活曝气器的命令的任何事情。 程序设计装置–允许将代码输入到PLC的存储处理器中。 存储单元–这是代码本身存储在PLC中的位置。 输入-输出–输入和输出(I/O)连接接收来自现场设备的外部信号，并传达应执行的相应命令。 为什么PLC在水处理厂中使用频率更高 有许多原因可以解释为什么PLC在水处理设备中被越来越频繁地使用。虽然这些通常包括明显的答案，如提高操作效率和减少人为错误，但还有更实质性的原因，为什么您会发现PLC驱动着提供清洁饮用水所需的许多过程。 首先，PLC是一种久经考验的技术，在控制各种复杂程度的系统方面有着良好的记录。他们控制的操作相对容易扩展，并且可以重新编程或调整用途，以满足出现的其他需求。曾经对PLC编程是一件非常困难的事情，但现代编码语言和故障排除工具简化了编程过程。相比较而言，改造处理设施是使水处理设施现代化的一种具有成本效益的方式。由于这些设施是由当地政府资助的公共工程，因此安全、效率和成本节约之间的平衡不容忽视。虽然无疑有更先进的技术可以利用，但它们的实施和维护成本可能高得令人望而却步。 清洁、可靠的水由PLC提供 很难相信像水质这样重要的东西过去是通过人工流程和操作来维护的。幸运的是，由于技术的进步，人们没有理由担心对清洁饮用水需求的增长将意味着水和废水处理设施将无法保持充足的供应。无论自动化与否，如果没有那些了解各种组件和系统如何协同工作的人的参与，这些设施就无法运行。尤其是PLC技术人员，将始终需要确保控制器的编程和安装是最佳的。如果你想从事一份有回报的职业，帮助确保你所在地区的供水持续安全，可以考虑就读乔治·布朗学院PLC技术员程序.

正如健身追踪器可以帮助我们照顾我们的个人健康一样，人工智能驱动的分析使企业更有效地管理他们的电气资产成为可能。 人工智能正在许多方面改变世界——包括我们如何管理自己的健康。在传统的医疗保健模式中，定期的专家咨询起着核心作用。我们去看医生，也许是一年一次，进行体检，医生会根据血液测试和扫描等测量结果来评估我们的健康状况。 接下来，医生可能会得出结论，一切都很好，不需要任何具体的行动。或者，他们可以建议进一步的措施——无论是更多的诊断、手术、药物还是采用更健康的习惯。过了一段时间后，我们会再来进行一次检查。 健康和健身追踪器的日益流行——包括智能手表、戒指和其他设备——改变了这一过程的动态。这意味着在任何时候，佩戴者都可以快速获得心率或每日步数等指标的准确读数。这些设备收集的信息也可以用来创建精确的模型——比如我们是醒着还是睡着，我们的总体心血管健康状况，或者我们正在做什么样的活动。我们可以通过添加自己的信息来补充这一丰富的资源——例如，关于我们吃什么或喝什么。所有这些都可以进一步分析，使用统计模型和基于人工智能的算法。 总之，这些监测和分析能力让我们开始以一种非常不同的方式管理我们的健康。与每年看一次医生不同，可穿戴设备可以根据我们的个人情况提供每日个性化建议，以鼓励健康行为，提高我们的生活质量。这样做，他们为我们更有效地利用医生的专业知识铺平了道路。例如，健身追踪器可以提供潜在问题的早期迹象，提示人们更紧急地安排约会。或者，它可能会鼓励他们改变生活方式，减少严重的医疗干预的需要。 施耐德电气如何使用人工智能 在施耐德电气，数据和人工智能正在帮助我们提高我们的服务以类似的方式。我们的客户依赖电力来运营工厂、运输服务和办公室等重要资产。这是通过包括许多不同电气部件的复杂电力系统提供的。保持这些良好状态对组织的绩效和声誉至关重要。 直到最近，这些企业一直依赖例行维护检查来帮助他们照看他们的电力系统，使他们能够确定哪里需要维修，并发现潜在的风险。为了支持这一过程，在许多情况下，我们还在电气设备上安装了传感器。根据使用的传感器，这些传感器可以收集各种各样的数据，无论是环境数据(包括温度、湿度和气体)还是运行数据(如电路何时断开和闭合，或者电流开关)还是电气数据 (例如，电压和电流水平)。无论测量的是什么，当读数不符合要求时，系统都会发出警报。 这些方法为识别问题和降低破坏性电源故障的可能性提供了坚实的基础。但他们总是落后一步，对问题做出反应，而不是预测问题。因此，近年来，我们一直在开发一种不同的工作方式:将我们的传感器连接到云，并开发基于人工智能的算法来分析它们提供的连续数据。 我们在制造电气设备方面的经验让我们对不同元件的功能以及可能影响它们的问题有了深入的了解。在过去的十年里，我们利用这一专业知识开发了模拟这些零件状况的复杂方法。现在，我们可以通过这些分析提供关于客户电力系统健康状况的准确见解，减少手动检查的需求。我们的人工智能驱动的数字服务，比如生态关怀*，根据来自传感器的真实数据不断完善他们的评估。他们将这些发现提炼成可以立即理解的指数读数。 通过这种方式，施耐德的预测分析可以作为我们客户电力系统的健康跟踪器——一个早期预警系统，帮助他们检测新出现的问题，并在问题变得严重之前采取有针对性的措施加以解决。它们允许企业从追赶中继续前进，并保持其设备始终处于良好状态。 不可预知的未来 在过去的十年里，人工智能已经帮助我们的客户改变了他们监控和维护电气资产的方式。作为施耐德的首席人工智能官菲利普·兰巴赫解释在最近的播客中，实施人工智能服务意味着企业可能会经历更少的故障，更长的设备寿命，更低的维护成本和更低的员工风险。正如健身追踪器给医疗保健带来的新维度一样，这不仅仅是拥有更多数据。这是关于不同的数据和更深入的见解，最重要的是，将这些见解主动转化为更有效的管理和维护电力系统的方式。 随着新挑战的出现，人工智能的重要性将在未来几十年增长。随着世界走向净零，我们都将越来越依赖电力。但是转向可再生能源将使其供应更加复杂和不稳定。与此同时，不断增长的需求和更加极端的天气将给电网带来更大压力。在这种背景下，人工智能将成为帮助客户优化能源使用和提高可持续性的“关键推动者”。 我们的数字化电力系统以近乎实时的方式持续提供数据，这意味着我们可以随时关注新的异常和变化，并在这种不可预测的未来到来时做出快速响应。随着我们技术的发展，它的用途也会发展。我们目前正在探索生成式人工智能带来的机遇，例如开发激动人心的新服务。 当然，佩戴智能手表并不意味着我们永远不需要医生。医生提供了独特的能力——进行体检、拍x光片或只是聆听的能力——这是可穿戴设备所不能提供的。健身追踪器是帮助医生和患者更有效地管理健康的工具。对于我们的人工智能驱动的服务，情况是一样的:这项技术使每个人都有可能发挥出最佳水平。

在我们每天遇到的品牌背后是一个庞大的基础设施——工厂、办公室、仓库和运输网络——这使得提供它们的产品和服务成为可能。更远的地方是为这些基础设施提供动力的能源系统，它们越来越依赖电力。然而，看不见并不意味着不重要——最近施耐德电气的人工智能驱动的分析显示了利害关系有多大。 我们的一个客户是一家全球食品和饮料制造商，在拉丁美洲经营着一家大型工厂。该工厂每周7天、每天24小时运营，雇佣了4000名工人，每天生产价值超过100万美元的产品。电源的任何故障都会产生很大的影响。这在2019年得到了强调，当时一个中压柜发生爆炸，导致工厂关闭。仅关闭一天半来更换组件意味着该公司的营业额受到了重大打击。 人工智能驱动的分析 对这家公司来说，保持稳定的生产水平至关重要。因此，火灾发生后不久，该公司决定开始使用我们的更有效地监控其电气系统数字化服务计划。这包括在电力系统的组件上和周围环境中安装热传感器。这物联网传感器测量关键位置的温度，以提供连续的读数，可从基于云的仪表板访问。然后，可以将这些值与类似连接和电气负载的典型水平进行比较，以突出可能的问题。 这并不总是一件简单的事情，因为温度会随着时间的推移而变化很大。为了实现更高的准确性，分析还纳入了第二维度，由人工智能提供支持。A机器学习模型用于比较预期温度和实际温度的模式，有助于在早期识别任何风险。 一旦在这个地点设置了监控，就非常清楚地看到一个变压器出现了问题，那里的传感器给出了非常高的读数。温度超过了125°C(超过257°F ),而实际温度应该在70°C(158°F)左右，理论上的安全极限是90°C(194°F)。该公司的工程师在我们专家的远程监督下尽快检查了组件。他们发现一个连接处的螺丝没有拧紧，结果一根重要的电缆连接得太松了。这使得电流更难通过，从而导致连接处的温度升高。 专家意见 这造成了危险的局面。当铜制电气部件变热时，电流更难通过它们，从而导致温度更高，螺旋上升。在这种情况下，电缆已经非常热，以至于其周围的绝缘层正在融化——而且这是在变压器仅加载50%容量的情况下。电力负荷的任何增加都很容易引起爆炸。 除此之外，还有一个不受欢迎的发现。在对故障进行调查时，在同一台变压器上发现了另一个严重且独立的问题。施耐德电气的一名专家在电话中远程建议客户时，发现了以下迹象局部放电。当电缆放置得过于靠近时，就会出现这个问题。电缆之间的电荷交换会逐渐侵蚀绝缘层，并可能再次导致重大爆炸。幸运的是，由于及时发现了问题，客户能够更换电缆并在安全距离内重新安装。 预警系统 公司的投资很快就有了回报。施耐德电气的预测分析提供的警告，以及我们的专家指导，对于帮助避免不止一次，而是两次代价高昂的进一步关闭至关重要。虽然现场的一些活动可能会在一天左右的时间内恢复，但更换损坏的变压器可能意味着系统在危险的高风险水平下运行数月。看到这些好处后，客户现在正在扩展其监控——安装额外的传感器以提供更丰富的数据。 在工作方式上，我们的数字化服务计划包括生态关怀*，可以比作一个可穿戴的健身设备，像智能手表。通过跟踪包括心率和运动在内的输入，这些设备可以生成关于一些事情的准确模型，如某人正在进行什么运动，他们是醒着还是睡着，以及他们的呼吸频率。 还可以进一步分析这些信息，以提供一系列指数和建议，例如建议在任何给定的一天是活动还是休息最好。通过这种方式，可穿戴追踪器可以充当早期预警系统，帮助我们管理和降低风险。他们可能会指出生活方式或饮食的改变在哪些方面有助于保持健康，例如，减少未来的医疗干预需求或将其集中在最需要的地方。 健身追踪器对人体有什么作用;施耐德电气的人工智能分析为世界各地的电力系统提供支持。不关闭系统的大部分，很难对电气设备进行物理检查。但是，我们的实时数据和精确建模为工程师提供了保持一切顺利运行所需的信息——及时调整以保持性能，同时避免破坏性紧急情况。例如，如果这家工厂的某个部件将来开始过热，工程师会在更早的时候就知道。 当然，人工输入仍然至关重要，正如我们在本案例中所看到的那样，我们远程支持团队的贡献对于帮助企业检测、确认和解决出现的问题至关重要。但同样，他们的指导之所以成为可能，是因为这些分析的洞察力。通过这种方式，为支持工厂电力供应而采取的步骤概括了我们更广泛的方法:专家和技术共同努力，以支持更好、更可靠的服务。