汽车设备中基于PC的自动化控制

李嘉陵

摘  要：采用PC-Based ControL控制思想的产品比较多， WINAC Basis，winac RTX， Slot-PLC、WinCAT、SoftLogix、Visual Logic Controller、FactorySuite/ InControl、PARADYM-31 4.0、Think&Do等产品是其中比较突出的。本文想就其中的二种系统进行介绍：

关键词：自动化的发展趋势;基于PC-based控制技术的概述;基于PC的自动化展现了美好的应用前

我国汽车工业正处于高速发展阶段，产品质量对汽车设备的自动化控制程度提出了越来越高的要求，基于PC的自动化控制运用对汽车行业实现现代化具有重要的意义，是现代化汽车行业发展的必然趋势。

一、自动化的发展趋势 目前工业自动化正在经历一个快速变革的时代。面对来自全球化经济竞争的加剧，包括汽车企业在内的很多企业都面临着提高工厂的生产效率、降低库存、减少开销等挑战。为了达到这个目标，在自动化系统中采用新一代的硬件和软件是必然选择。

在工业和制造业的各个领域中，我们经历了继电器或电子线路控制方式、单板机控制系统、工业控制机、计算机集散控制系统、PLC系统等多种形式。应该说，它们都得到或正在广泛的应用，拥有大量的用户和实例，也有许多熟练掌握其使用规律的工程技术人员。随着工业及制造业向规模化方向的发展，对自动化程度的要求越来越高，又由于计算机技术及IT技术的大规模的普及和应用，控制技术得到了飞速发展。综合国外的发展动态，我们可以看到如下趋势：

1、标准化的程度加深

任何技术都不可能独霸天下，各厂家是既相互竞争又相互合作，目前，一些大的自动化厂商都满足如下标准：

（1）IEC 61131-2 工业可编程控制器产品标准

（2）IEC 61000-3 电磁场标准

（3）IEC 61000-4 高频干扰

（4）IEC 204-1 机械安全性标准

（5）IEC 9001 包含设计、生产、测试、安装服务的质量体系工业标准

2、计算机能力的集成

传统的逻辑顺序控制功能已不能满足当今工业控制任务的需求，必须具备计算机的能力，如系统的快速响应来满足系统的高速需求、系统分时特性来满足系统的多任务设计、编程语言的高级化来满足设计人员的不同层次、较大的存储空间满足较大的应用程序的需要。

3、智能分布式

计算机控制思想和系统的开放性、兼容性整个控制系统采用分层分布式网络结构，具体可分为 管理层、控制层、现场层三层。而控制层和现场层是控制系统的灵魂，必须具有标准化的现场总线模式、智能分布式拓扑结构。使系统的可扩展性良好，无论点数的扩展，还是对多种网络协议的支持都具备模块式结构。通过上面的分析，我们可以得出几个结论：

（1）工业控制机（IPC）和计算机集散控制系统（DCS）和PLC正在相互 融合。

（2）智能式分布控制是可编程控制系统基于现场总线得新型控制思想，而PC-Based Control系统以其开放的结构易于通讯的特性越来越受到人们的重视，它代表着自动化领域的创新和变革。

二、基于PC-based控制技術的概述 目前，采用PC-Based ControL控制思想的产品比较多， WINAC Basis，winac RTX， Slot-PLC、WinCAT、SoftLogix、Visual Logic Controller、FactorySuite/ InControl、PARADYM-31 4.0、Think&Do等产品是其中比较突出的。本文想就其中的二种系统进行介绍：

其一是SIMATIC基于PC的自动化控制解决方案：是指将控制、HMI、网络和数据处理以及所有运行在一个通用的PC平台上的集成化解决方案。每一个自动化解决方案的核心是它的控制器。西门子在基于PC的自动化系统中的控制器是 SIMATIC WINAC（Windows Automation Center），WINAC是一个对于西门子基于PC自动化的解决方案的集成平台。能与SIMATIC的所有产品有机的集成在一起。具有以下特点：WINDOWS NT与 SIMATIC WINAC 的结合性较好，通过 WINAC ODK （开发的开发工具）、COM/DCOM和OPC技术，易于与运动控制、视频控制、人机界面和其他PC任务相集成，采用先进的PROFIBUS 现场总线和ET-200分布式I/O技术，大大增强了系统的可扩充性。SIMATIC WinAC 根据功能需要，WinAC可以分为几个组件： WinAC控制（Controlling）组件可以使使用者象使用可编程控制器（PLC）一样，使用个人计算机进行过程控制。为进一步扩展应用其它技术，SIMATIC WinAC ODK（开放式开发工具包）可以集成运动控制、视频系统和用户定义的C/C+ + 代码程序，以支持任何用户开发的扩展程序、专用程序库和附加程序包。 SIMATIC WinAC包括三种类型的产品：SIMATIC WinAC Basis是运行于标准Windows NT的软件PLC，特别适合与有大量 的数据处理，如 复杂配方、产品检测、质量分析、物料跟踪等，而无特别精确的时间要求的自动化系统。对于需要高度的确定性和实时性的自动化系统，如运动控制、高速I/O和快速闭环调节的控制任务，WinAC RTX 基于微软认证的Windows NT实时扩展内核VenturCom，是用户的理想选择。 对于置于PC的PCI扩展 总线 的插槽型PLC。它能做到控制任务独立于Windows NT，操作性能和指令集基于S7-400 CPU，插卡上集成了MPI、DP通讯接口，适用与西门子工业控制PC和普通商用PC，其模块 插件连同电源扩展板只需要一个PCI扩展插槽，极大的节省了安装空间。电源扩展板选件用于提供独立于PC电源的供电，使WinAC SLOT在无PC断电时也可以正常 运行。存储器卡选件可通过电 池后备对处理器 数据进行保持。适合于对控制的确定 性、有效性和可靠性 有较高要求的应 用场合。

其二是美国的Entivity Inc.公司提供给用户的产品是Think & Do5.2解决方案，它是组成Entivity Inc.公司PC-Based Control系统的核心软件。在普通的PC机（或工控机）上安装了Think & Do 以后，通过I/O卡（及各种流行总线网卡）或串口连接各种I/O硬件就可以组成一个完善的控制系统，它既可以用来做顺序控制又可以用来做过程控制，还可以用来做数据采集系统。该软件具有以下的功能，如流程图逻辑控制（包括运动控制、PID回路控制及串行通讯）、集成的人机接口（HMI）、支持多种I/O网络及流行的现场总线、标签名数据库、在线调试及修改工具等。逻辑控制的编程方式采用简单易用的流程图方式，与人们常用的传统的梯形图逻辑相比，它有极好的可读性以及简单易学的特点。Think & Do软件的另一个重要功能就是人机接口（HMI），这个功能与市场上流行的各种监控软件的功能是相同的。它可以和流程图控制逻辑同时开发，并为用户提供友好的操作员界面及动态的、图形化的流程显示、操作控制、参数记录、故障报警、系统诊断等功能。

三、基于PC的自动化展现了美好的应用前 我们可以看到采用基于PC的自动化有很多的优点如：快速项目组态在PC上完成;使复杂的通讯接口简单化;与PLC/PC上下位机的解决方案相比的价格优势;通过PC不断增长的性能和存储能力，提高生产率; 系统独立于制造商的标准，而采用通用的标准和用户的标准;人机界面与控制相集成的紧凑解决方案，节省了安装空间;分布化的自动化解决方案变得简单易行;将生产过程与办公世界相集成;大量的减少了连线和通讯负荷。用户越来越多的需求，是在PC上集成Internet和Intranet技术，这为基于PC的自动化展现了美好的应用前景。 我们可以看到基于PC的自动化现在正迅速的增长。在PC的帮助下，可以在一个统一的平台上真实的实现任何自动化任务，如开环和闭环控制、人机界面和运动控制。当在一个应用中，除了传统的PLC任务外还需要有其它PC的任务时，基于PC的自动化当是用户的第一选择。