鄭州繼飛機(jī)電設(shè)備有限公司

批發(fā)自動化控制柜-登封自動化控制柜-繼飛機(jī)電 ：

目前正在給一些國外企業(yè)做防抄板保護(hù)方案，之前此企業(yè)有一款熱銷產(chǎn)品被chao襲，價格突然從1000元降到200元，如果按照理論計算，損失8000萬。在這里也順便講講電子產(chǎn)品抄板那些事。電子產(chǎn)品復(fù)zhi的關(guān)鍵是芯片的jie密，抄板解mi廠商通過芯片解mi在加上PCB抄板（PCB 抄板相對簡單），大部分電子產(chǎn)品可以2周之內(nèi)把一模一樣的嵌入式軟件和硬件全部提供到位。芯片解mi技術(shù)甚至還成為一個“學(xué)科”。同時嵌入式軟件保護(hù)，防抄板技術(shù)也成為關(guān)鍵的盾。

抄板當(dāng)年那些事

此技術(shù)起源于國外，在90年代由我國發(fā)展壯大，在改革開放初期，技術(shù)底子薄，技術(shù)feng鎖嚴(yán)重，這些抄板jie密技術(shù)為我國電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展節(jié)省了大量成本，也是立下汗馬功勞，當(dāng)?shù)趛i批芯片解mi的人基本上都是找國家實(shí)驗(yàn)室代為開片、提圖、然后打印圖紙，并對圖紙進(jìn)行分析，設(shè)定做FIB的實(shí)驗(yàn)方案?，F(xiàn)在隨便在電子市場都能找到非常專業(yè)的解mi廠家，價格大概千元到幾萬不等。但是隨著中國科技的提高，解mi技術(shù)已經(jīng)成為了自主創(chuàng)新的壁壘。

解mi原理

所謂加密，就是在特定的引腳上加電壓和足夠的電流，燒斷該引腳熔絲，這樣片里的程序就不可以被讀出來也不能改寫了。解mi就是逆向過程。把芯片置于2000-6000倍的顯微鏡下，通過一些測量手段將內(nèi)部版圖翻出來，然后找出芯片的ROM總線和控制線，后找到加密熔絲位，接下來就是在芯片上找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)來做連線跳過熔絲位就可以了。

解mi手段

一般用硝suan融掉IC表層環(huán)氧樹脂使芯片暴露，再用FIB機(jī)臺在芯片上切割線路（移除）和連接線路（沉淀），經(jīng)過FIB線路修改后，把芯片放到編程器上讀一下，所有數(shù)據(jù)就讀出來了。當(dāng)然，往往這個過程并不順利，需要做多次FIB，有的需要動用微操作儀操作探針臺不斷進(jìn)行測試。這個過程中就是芯片提圖。任何一個芯片翻出線路圖的成本費(fèi)用很高，時間也較長，這也是研究解mi方案的前期的主要成本，也是給解mi行業(yè)做生僻型號價格較貴的原因。

抄板價格

每顆IC根據(jù)切割點(diǎn)和連線點(diǎn)的多少費(fèi)用不等，主要看FIB所花費(fèi)的時間。FIB有的地方按線收費(fèi)，有的按時間收費(fèi)。這是每次解mi芯片的主要成本。

抄板歷史

這個行業(yè)興起于90年代初，當(dāng)?shù)趛i批芯片解mi的人基本上都是找國家實(shí)驗(yàn)室代為開片、提圖、然后打印圖紙，并對圖紙進(jìn)行分析，設(shè)定做FIB的實(shí)驗(yàn)方案?，F(xiàn)在隨便在電子市場都能找到非常專業(yè)的解mi廠家，價格大概千元到幾萬不等。

防超板對策：防止電路被抄xi，核心在于芯片和安全解決方案設(shè)計，目前的眾多MCU其實(shí)并不具備安全防護(hù)功能，所以hao的辦法是使用一顆專用的安全芯片，通過安全芯片對接MCU，進(jìn)行認(rèn)證，授權(quán)，保持關(guān)鍵數(shù)據(jù)等功能。

電子工業(yè)的不斷發(fā)展，讓今天的處理器、電路板及元器件尺寸不停的縮小，這些技術(shù)慢慢的作用于PLC，使其更穩(wěn)定、可靠及堅固，并帶來了功能的進(jìn)一步提升，比如更快速的處理器，可擴(kuò)充的內(nèi)存能力及新的特色通訊機(jī)制等。

　　為響應(yīng)市場需求，許多特性和功能正在從高往低端PLC遷移。例如，我們可以預(yù)期未來的小型PLC將擁有更多gao端PLC的特性，而中g(shù)ao端PLC也將提供更小、更緊湊的解決方案，批發(fā)自動化控制柜，以滿足客戶的需求。

　　同時，PLC也因內(nèi)存成本和尺寸的減少而獲益。這些優(yōu)勢極大地提升本地化數(shù)據(jù)存儲能力，允許將PLC用在之前需要昂貴的數(shù)據(jù)抓取系統(tǒng)的應(yīng)用場合。這也為其他功能的實(shí)現(xiàn)帶來可能性，比如產(chǎn)品信息的板載存儲，登封自動化控制柜，以便于加快故障排除。

　　今天的PLC也從USB技術(shù)中受益匪淺，使得聯(lián)網(wǎng)、編程及對控制系統(tǒng)的監(jiān)控變得容易。隨著USB技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，以及更小的迷你USB連接器的出現(xiàn)，你可以期待在更多的小型PLC上看到這種通訊選項(xiàng)。

　　另外一個的例子是，從快速變化的消費(fèi)類電子世界快速滲透到工業(yè)市場的非易失性便攜存儲設(shè)備。通過在一個小小的封裝里面提供大量的附加存儲空間，它們給PLC的用戶帶來了非常大的好處。這些可能的選項(xiàng)包括USB裝置，SD卡，miniSD以及MicroSD卡等，從而為終用戶、機(jī)械制造商及系統(tǒng)集成商增加高達(dá)32GB的額外存儲空間。

　　PLC和PAC的融合

　　許多工業(yè)控制器供應(yīng)商還在以PAC和PLC之間的異同為賣點(diǎn)，但是未來的自動化工程師考慮他們的系統(tǒng)時，可能不會關(guān)心到底是何許名字，他們只會專注于性能和實(shí)際的功能。就像這兩種設(shè)備的定義和特性不斷演變樣，PLC和PAC將會彼此融合發(fā)展。

　　基于這種演變，在低端和gao端市場會出現(xiàn)大量的機(jī)會。隨著硬件技術(shù)的進(jìn)步，先進(jìn)的功能將進(jìn)入低端處理器。這將反過來推動供應(yīng)商將更多功能和選擇融入高duan產(chǎn)品中。

　　高速處理器和更多的存儲空間將會促進(jìn)高功能的應(yīng)用，比如運(yùn)動控制、視覺系統(tǒng)的集成及多種通訊協(xié)議的協(xié)同支持。當(dāng)然，PLC也將依舊保持其簡單的特性來吸引更多用戶。

　　在PAC與PLC相互融合期間，我們可以看到這兩種產(chǎn)品自身不斷地完善和進(jìn)步。PAC可以允許用戶在傳統(tǒng)意義的工業(yè)自動化的領(lǐng)域進(jìn)行拓展，鼓勵供應(yīng)商研發(fā)新的產(chǎn)品來滿足客戶的需求。

　　這些需求向產(chǎn)品設(shè)計者發(fā)起挑戰(zhàn)：迫使他們尋找新的方向，如支持現(xiàn)有的元器件構(gòu)建一個新的系統(tǒng)以滿足嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境。未來的挑戰(zhàn)將包括提供可連接性，存儲的擴(kuò)展能力，以及控制器處理能力的提升，以應(yīng)對日益復(fù)雜的應(yīng)用，同時還要求維持甚至降低終產(chǎn)品的成本。

　　梯形語言：不說再見

　　50年前，硬接線的繼電器邏輯被梯形語言替代，這種語言為熟悉繼電器邏輯的技術(shù)人員和工程人員帶來了便利，但是它也有其局限性，尤其是在過程控制及數(shù)據(jù)處理應(yīng)用中。

　　IEC61131-3提供了對于工業(yè)控制器的另一種編程語言，但是梯形語言還是有其自身的優(yōu)勢，并且一直顯示著它的魅力。雖然對于過程控制來說，有連續(xù)功能圖示，結(jié)構(gòu)化的文本對于數(shù)據(jù)處理也是不錯的，其他的IEC語言也有自己的優(yōu)點(diǎn)。但是梯形語言仍將是PLC編程語言。

　　供應(yīng)商及他們的客戶采購內(nèi)置梯形語言邏輯編程的PLC，并使用此類的PLC控制大量的基礎(chǔ)設(shè)備。也有大量的工程師、技術(shù)員、電器工程師及維護(hù)工人傾向于梯形語言這種簡單的編程技術(shù)。不論硬件如何發(fā)展，這種語言還會作為PLC的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)很久。

　　雖然梯形邏輯語言可以作為簡單的機(jī)器控制的基石，但功能塊編程技術(shù)可以減少代碼數(shù)量，尤其是需要將PLC代碼融入統(tǒng)一編程環(huán)境的時候。

　　統(tǒng)一的編程環(huán)境

　　將PLC、運(yùn)動控制及人機(jī)界面(HMI)的編程結(jié)合到一個統(tǒng)一的環(huán)境，是未來幾年的一種趨勢。將PLC和HMI集成在同一機(jī)架上可能會成為下一個趨勢，不管顯示器是包含在組件中還是作為外部選項(xiàng)。無論同樣的處理器還是集成到PLCI/O機(jī)架的HMI模塊，當(dāng)前的技術(shù)都能夠支持這兩種方式的組態(tài)。

　　有一個編程環(huán)境對于大多數(shù)用戶來說是理想的，只要不是太復(fù)雜。這些模塊結(jié)合的好處包括減少學(xué)習(xí)周期和研發(fā)時間。但是，如果這個編程環(huán)境并不是設(shè)計合理，那么將會變得笨重的和不易操作。

　　擁有統(tǒng)一的編程環(huán)境的重要一步是確保設(shè)備之間可以共享同一個標(biāo)簽名數(shù)據(jù)庫。標(biāo)簽名是在程序和過程之間的重要連接。建立數(shù)據(jù)庫是一項(xiàng)耗時的工程，減少這些重復(fù)的任務(wù)會縮短整體研發(fā)時間并減少錯誤幾率。

　　迎接無線的時代

　　在過去的幾十年特別是90年代早期，在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)了大量的不同的通訊網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。隨著時間的推移，這些不同的選擇逐漸剩下幾。跟消費(fèi)類電子PC與其外設(shè)一樣，這種趨勢將會持續(xù)，未來會聚焦于可以自我配置的即插即用方案。

　　其實(shí)并沒有必要去關(guān)注這些通訊技術(shù)是否能達(dá)到真正的實(shí)時，因?yàn)橐蕴W(wǎng)和其他許多工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的原始速度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于絕大多數(shù)應(yīng)用的需求的。

　　關(guān)于本地存儲設(shè)備和其他裝置的通用接口，USB雖可用，但是有其限制。USB是即插即用的，但是給USB集成硬件和軟件是需要設(shè)備供應(yīng)商額外投入的。正因如此，工業(yè)硬件供應(yīng)商的緩慢變化，如條碼識別器和電子稱等硬件供應(yīng)商在短期內(nèi)仍將采用RS232接口。

　　目前，高PLC的通訊接口可以適應(yīng)多種協(xié)議。預(yù)計未來隨著用戶需求的標(biāo)準(zhǔn)化，這種情況有望得到改觀，可能僅僅只有以太網(wǎng)和無線形式，或者再加上一種可能的選項(xiàng)工業(yè)藍(lán)牙。

　　這是一個無線的時代，但是，在我們看到商業(yè)和工業(yè)無線通訊協(xié)議的大融合之前，工業(yè)應(yīng)用確實(shí)需要在更廣范圍內(nèi)具有魯棒性的無線技術(shù)，并確保數(shù)據(jù)的完整性。

　　在這個領(lǐng)域內(nèi)，我們也看到了進(jìn)步：從新的Wi-Fi(802.11n)，ZigBee(802.15.4)協(xié)議到點(diǎn)對點(diǎn)連接，網(wǎng)狀連接及藍(lán)牙和近場通訊的興起，但是目前這些并沒有成為執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的工廠底層適用的解決方案。未來在適合無線應(yīng)用的遠(yuǎn)程終端設(shè)備(RTU)，或者一些非關(guān)鍵的監(jiān)控應(yīng)用(不要求實(shí)時控制)中，或?qū)⒏鼜V泛地采用無線技術(shù)。

　　全集成工廠

　　在PLC的未來引人注目的變化應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)或其他高層級系統(tǒng)與工廠層的集成。在過去，主要的一體化任務(wù)是提取機(jī)器和過程數(shù)據(jù)，并將之向上傳到那些高層級系統(tǒng)。未來，采用hooks和函數(shù)等的新技術(shù)將會簡化這種集成。

　　鑒于此，控制器制造商在設(shè)計PLC解決方案時，需要更多地考慮用戶的需求。這種方案不僅僅用于控制，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)無縫操作，并提供數(shù)據(jù)給需要的用戶。這可能包括提供通過瀏覽器或者移動app提供數(shù)據(jù)的接入，或者包括接入數(shù)據(jù)庫的工具。

　　增強(qiáng)的通訊、提高的處理速度和更大的存儲容量賦予PLC管理自己產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的能力。這是PLC的自然發(fā)展趨勢。

　　雖然形式、用途和性能將會有大幅度的變化，但是在未來，PLC這個名詞依然會作為很多的工業(yè)自動化控制器的名字延續(xù)下去。PLC的尺寸會持續(xù)減小，硬件的發(fā)展也將為PLC帶來新的特性和功能。軟件和通訊能力的提升，將賦予PLC這個悠久的名字一個全新的定位——工業(yè)自動化平臺。

可編程控制器基礎(chǔ)自動化控制柜

1.0 可編程控制器概述

可編程控制器（programmable controller）為了與個人計算機(jī)（PC）加以區(qū)分，又簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）。

1987年國際電工委會（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義： “PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計?！?/p>

1.可編程控制器的由來

在市場經(jīng)濟(jì)中，成本與效率成了制造業(yè)的追求。為了適應(yīng)市場的需求，工業(yè)控制產(chǎn)品的更新?lián)Q代已經(jīng)勢在必行。在20世紀(jì)60年代，用于制造業(yè)的生產(chǎn)流水線主要是采用繼電器控制，但產(chǎn)品不是一成不變的，需要更改工藝或流程。這樣，修改一條生產(chǎn)線要更換大量的硬件和進(jìn)行復(fù)雜的線路的改接，在一定程序上浪費(fèi)了硬件、延長了施工周期、增加了成本。于是人們試圖研制一種新型的通用控制設(shè)備。1968年，美國通用汽車公司（GM）以客戶的名義對外提出了10項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)：

1. 編程方便，可在現(xiàn)場修改程序；

　　2. 維修方便，hao是插件式；

　　3. 可靠性高于繼電器控制柜；

　　4. 體積小于繼電器控制柜；

　　5. 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機(jī)；

　　6. 在成本上可與繼電器控制競爭；

　　7. 輸入可以是交流115V；

　　8. 輸出為交流115V/2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥；

　　9. 系統(tǒng)在擴(kuò)展時，原有系統(tǒng)只要很小變更；

10. 用戶程序存儲容量至少能擴(kuò)展到4K字節(jié)。

美國數(shù)字設(shè)備（DEC）公司中標(biāo)，于1969年美國數(shù)字設(shè)備公司成功研制世界上第yi臺可編程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽車自動裝配線上使用并獲得成功。接著美國MODICON公司也研制出084控制，從此，這項(xiàng)新技術(shù)迅速在世界各國得到推廣應(yīng)用。1971年日本從美國引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，很快研制出第yi臺可編程序控制器DSC-18。1973年西歐國家也研制出他們的第yi臺可編程控制器。我國從1974年開始研制，1977年開始工業(yè)推廣應(yīng)用。

2.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域自動化控制柜

　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，控制方式大致可歸納為如下幾類：

①開關(guān)量的邏輯控制

　　這是PLC基本、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，采購自動化控制柜，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

②模擬量控制

　　在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

③運(yùn)動控制

　　PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。

④過程控制自動化控制柜

　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。

⑤數(shù)據(jù)處理

　　現(xiàn)代PLC具有運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

⑤通信及聯(lián)網(wǎng)自動化控制柜

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

3. PLC的構(gòu)成

　　從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。

　?、?CPU的構(gòu)成

CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中shu的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。

模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA，0-20mA）、電壓型（0-10V，0-5V，-10-10V）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。

　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。

　　按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，調(diào)試自動化控制柜，但其da數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受da的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。

③電源模塊自動化控制柜

PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。

　　④底板或機(jī)架自動化控制柜

　　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。