米乐 M6ATE自动化测控设备开发实用技术指南（三）

　　目前市面上的标准以及非标准自动化测控设备琳琅满目，型式各异，但总的来说万变不离其宗，这些自动化设备都遵循着固定的设计架构。因此，梳理自动化设备的设计架构对于理解自动化设备的设计工作是极有帮助的，可以帮助工程师站在自动化设计的制高点上根据开发需求选择合适的设计架构。

　　按照从简单到复杂这样的主轴线，自动化测控设备大概可以分为8种类型的设计架构：

　　本篇系列文章将会着重针对这8种设计架构进行详细讲解，为了加深读者对设计架构的理解，每一个设计架构都会配一个作者做过的真实的项目案例。但是，限于个人经验的局限性，无法面面俱到，难免会一些欠妥之处，还望各位指正。

　　继电器自动化测控系统继电器控制系统，一般由主令电器、接触器、继电器和导线等部分组成,其逻辑功能由传统的继电器来完成的，比如控制时间，就有相应的时间继电器，且继电器的动作一般与电磁有关。

　　在PLC诞生之前，继电器控制系统是电气自动化系统中最核心的控制部分，但随着PLC的出现，迅速取代了大部分继电器控制系统。注意噢，只是取代了大部分继电器控制系统，而不是取代了全部继电器控制系统，因为任何公司都无法承诺其生产的PLC是绝对安全的。在自动化电子电气技术蓬勃发展的今天，看似古董一样的继电器控制系统依然有着用武之地。详情会在后续文章中单独展开讨论。

　　PLC控制系统（Programmable Logic Controller），可编程逻辑控制器，专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。

　　在PLC系统中，触摸屏/电脑并不是必须件，有些简单的项目通过指示灯、按钮即可完成PLC的输入输出控制及显示需求。现在触摸屏/电脑的价格也是越来越便宜，而功能却是越来越多，在预算范围内尽量选用电脑/触摸屏做为PLC系统的HMI人机交互媒介，一旦后续系统需要添加功能或进行网络拓扑，则直接只需要修改下位机PLC和上位机电脑/触摸屏的程序代码即可。

　　在PLC系统项目设计初期，一定要为系统后期的功能升级和维护留下空间和余量。DI/DQ点数一般至少要留出30%的余量；通讯端口至少留出一个网口或串口；尽量选用晶体管型的PLC。详情会在后续文章中单独展开讨论。

　　在许多项目中需要用到各种型式的智能仪器，常见的有PID控制器、压力/温度控制器、功率计、万用表、电源表、LCR分析仪、示波器等仪器，这些仪器普遍都带有通讯接口，可以接受外界的控制指令进行远程控制。如下图中的安捷伦34465A高精度万用表，可以支持LAN通讯、USB通讯以及GPIB通讯三种通讯方式，通过这三者中的任意一种通讯方式都可以远程控制该仪器并实时回读测试数据。

　　多功能板卡上集成了模拟量输入、米乐 M6模拟量输出、数字量输入输出、定时器、计数器、频率测量器、PWM输出等功能，可以说就是一个嵌入在电脑中的“高性能PLC”。多功能板卡最传统的应用还是集中于高速数据采集领域，这也是多功能板卡最擅长的功能，相应的数据采集恰恰是PLC的一大弱势（采样率低、AD转换位数小），尤其是采样频率达到100HZ以上时，PLC基本无法适用于项目需要了。

　　如今的自动化系统都在朝总线化的方向靠拢，总线化的优势是非常显而易见的。首先，大大减少了系统部署的复杂度和接线查线的工作量，系统之间通过一根总线就可完成组态；其次，轻松的实现分布式控制系统，提升系统的可靠性；第三，可以轻松的实现系统的扩展以及升级，非常方便与其他系统连接构成另一个网络系统；最后，节省了系统的硬件购买成本。详情会在后续文章中单独展开讨论。

　　机器视觉是配备有感测视觉仪器（如自动对焦相机或感测器）的检测机器，其中光学检测仪器占有比重非常高，可用于检测出各种产品的缺陷，或者用与判断并选择出物体，或者用来测量尺寸等，应用在自动化生产线上对物料进行校准与定位。是计算机视觉中最具有产业化的部分，主要大量应用于工厂自动化检测及机器人产业等。

　　工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

　　实际项目开发中，往往既有PLC系统，也有运动控制系统，甚至还有机器人、机器视觉等其他更多的系统。因此，基于PC的多功能综合性自动化测控系统是最常见的系统开发模式，大部分开发项目中都在在目录1~7中选择的合适架构然后进行组合。

　　ATE自动化测控设备开发实用技术指南（一），主要讲解测控设备开发的重要性，以及试验设备开发的工作特点；

　　ATE自动化测控设备开发实用技术指南（二），主要讲解测控设备开发所必备的开发工具，以及这些工具的使用特点；

　　ATE自动化测控设备开发实用技术指南（三），主要讲解测控设备开发常用的设计架构，以及各种设计架构的适用场合；

　　ATE自动化测控设备开发实用技术指南（四），主要讲解继电器自动化控制系统架构，讨论该系统架构的技术特性和应用场合，以及基本设计原则；

　　ATE自动化测控设备开发实用技术指南（五），主要讲解PLC+触摸屏/PC自动化测试控制系统架构，以西门子S-1200 PLC为例讲解如何实现与LabVIEW通讯，讨论该系统架构的技术特性和应用场合，以及基本设计原则；

　　ATE自动化测控设备开发实用技术指南（六），主要讲解智能仪器+PC LabVIEW自动化测试控制系统架构，以Keithley 6517B微电流测量仪为例讲解上位机LabVIEW如何控制，讨论该系统架构的技术特性和应用场合，以及基本设计原则；

　　ATE自动化测控设备开发实用技术指南（七），主要讲解多功能数据采集卡+PC

　　LabVIEW自动化测试控制系统架构，以NI PCIE-6321板卡为例讲解如何使用该板卡，讨论该系统架构的技术特性和应用场合，以及基本设计原则；

　　ATE自动化测控设备开发实用技术指南（八），主要讲解总线+PC LabVIEW自动化测试控制系统架构，以ProfiNET总线为例，讨论该系统架构的技术特性和应用场合，以及基本设计原则；

　　ATE自动化测控设备开发实用技术指南（九），米乐 M6主要讲解机器视觉+PC LabVIEW自动化测试控制系统架构，以零件尺寸测量项目为例进行讲解，讨论该系统架构的技术特性和应用场合，以及基本设计原则

　　ATE自动化测控设备开发实用技术指南（十），主要讲解机器人/运动控制器+PC LabVIEW自动化测试控制系统架构，以YAMAHA机器人为例讲解如何通过上位机LabVIEW实现控制机器人的操作控制，讨论该系统架构的技术特性和应用场合，以及基本设计原则；

　　ATE自动化测控设备开发实用技术指南（十一），主要讲解基于PC LabVIEW的综合性自动化测试控制系统架构，在该架构中包含数据采集卡、PLC、智能仪器、机器视觉、总线、伺服控制器等多种设备，讨论该系统架构的技术特性和应用场合，以及基本设计原则。M6 米乐M6 米乐