在過去的幾十年裏，可編程邏輯控製器(PLC)一直被廣泛用於(yu) 自動化領域，而在可預知的未來，PLC仍將長盛不衰。麵向離散控製而設計PLC的實際上已經成為(wei) 工業(ye) 領域一個(ge) 具有偉(wei) 大意義(yi) 的統治性工具。

然而，隨著工業(ye) 用機器和工廠係統的複雜性的增加，PLC已經很難而且也不可能成為(wei) 完成所有自動化任務。現在的自動化係統已經超越了PLC的功能範圍，使得工業(ye) 機器領域的工程師必須在自動化係統中集成更多更先進的I/O、處理和控製策略。

新的可編程自動化控製器(PAC)硬件係統就是這樣一個(ge) 非凡的PLC係統擴展方案，能夠很容易整合到PLC係統中，給工業(ye) 機器增加更多的先進功能，並提高機器的效率。

1、需求：如何提高機器的效率

如何提高機器的效率?讓我們(men) 來看看IntegratedIndustrialSystems(I2S)公司是如何做的。I2S在現有的PLC係統上實現極大的改進。這是一個(ge) 來自美國的私有原始設備製造商，數十年以來一直致力於(yu) 製造一流的軋製設備和控製係統，用於(yu) 全世界的鐵和非鐵金屬行業(ye) 。在這一領域的雄厚技術底蘊使之成為(wei) 行業(ye) 的領袖。

I2S也曾經長期使用PLC來自動化和控製生產(chan) 的軋製設備。最近幾年他們(men) 一直在試圖更新軋製設備控製係統，以提高效率和質量。為(wei) 了提高煉鋼設備的效率和質量，他們(men) 主要對其伽馬測量係統進行了改進，以便能更準確地控製金屬厚度。

數年以來，伽馬測量係統一直是I2S產(chan) 品家族中的標誌性產(chan) 品，現在依然廣受歡迎，但是係統的很多硬件和軟件特征都已經過時了。為(wei) 了更新該係統並改進其機器，I2S公司需要一個(ge) 具有更精確的模擬輸入分辨率的方案，以連接伽馬測量傳(chuan) 感器和高級信號處理，從(cong) 而從(cong) 傳(chuan) 感器中獲取模擬信號，實現高度精確的厚度測量，再由PLC使用在軋製機器的控製係統中。

2、伽馬測量儀(yi) 技術

伽馬測量儀(yi) 使用“镅”作為(wei) 恒發射源，這一發射源位於(yu) “C”框架組裝的較低部。結構的頂部是一個(ge) 接收器和前置放大器。當通過發射源和接收器之間的間隔時，金屬帶會(hui) 吸收一部分輻射，吸收量視其厚度和密度而定。剩下的一部分就由接收器進行測量，並轉化成帶厚度測量。

實施改造第一步：現有設備試驗

為(wei) 了節省時間和費用，I2S先試著在已有的PLC係統中進行高級模擬測量和處理。但是，PLC的模擬I/O和信號處理無法達到所需的精確度。I2S公司要確保運行於(yu) PLC中的控製係統不會(hui) 因為(wei) 額外I/O和處理的增加而減少。

因此，他們(men) 需要這麽(me) 一個(ge) 係統，這個(ge) 係統能夠從(cong) 伽馬傳(chuan) 感器中獲取模擬信號並進行處理以計算精確的厚度測量值，並能將這個(ge) 厚度測量插入到PLC控製係統中。但是，所用的PLC不適合高性能處理和高速模擬I/O。

第二步：如果現有設備無法奏效，就試試其它方法

在認識到PLC無法提供連接伽馬測量傳(chuan) 感器所需的I/O和處理後，I2S轉向了PAC技術。它選擇了國家儀(yi) 器的CompactRIOPAC，以提供改進軋製機器質量所必須的附加功能。CompactRI/O是一個(ge) 可重置嵌入式係統，既結合了傳(chuan) 統PLC的優(you) 點和可靠性，又能提供更多高級I/O和處理。國家儀(yi) 器的所有PAC都可以通過其LabVIEW圖形編程工具來編程，因此可以很容易進行編程和配置。

第三步：添加高級I/O

CompactRIO有一個(ge) 嵌入式現場可編程門陣列(FPGA)芯片和實時處理器，可通過內(nei) 置的LabVIEW功能塊來編程。另外，它還擁有超過30個(ge) 模擬和數字I/O模塊，具有內(nei) 置信號調節(反鋸齒、隔離、ADC、DAC等)、高速計時(模擬I/O速度達到800kHz，數字I/O速度達到30MHz)和高分辨率(24bADC)，可與(yu) 任何工業(ye) 傳(chuan) 感器或者觸發器連接。

圖1CompactRI/O架構

I2S使用CompactRIO模擬輸入模塊來連接伽馬級厚度傳(chuan) 感器，以提供精確測量所需的高速計時和分辨率。由於(yu) 每個(ge) I/O模塊都是直接和FPGA相連的，工程師們(men) 於(yu) 是能使用LabVIEWFPGA來輕鬆自定義(yi) CompactRIO的模擬I/O速率。