在過去的幾十年里，可編程邏輯控制器(PLC)一直被廣泛用于自動化領域，而在可預知的未來，PLC仍將長盛不衰。面向離散控制而設計PLC的實際上已經成為工業領域一個具有偉大意義的統治性工具。

然而，隨著工業用機器和工廠系統的復雜性的增加，PLC已經很難而且也不可能成為完成所有自動化任務。現在的自動化系統已經超越了PLC的功能范圍，使得工業機器領域的工程師必須在自動化系統中集成更多更先進的I/O、處理和控制策略。

新的可編程自動化控制器(PAC)硬件系統就是這樣一個非凡的PLC系統擴展方案，能夠很容易整合到PLC系統中，給工業機器增加更多的先進功能，并提高機器的效率。

1、需求：如何提高機器的效率

如何提高機器的效率?讓我們來看看IntegratedIndustrialSystems(I2S)公司是如何做的。I2S在現有的PLC系統上實現極大的改進。這是一個來自美國的私有原始設備制造商，數十年以來一直致力于制造一流的軋制設備和控制系統，用于全世界的鐵和非鐵金屬行業。在這一領域的雄厚技術底蘊使之成為行業的領袖。

I2S也曾經長期使用PLC來自動化和控制生產的軋制設備。最近幾年他們一直在試圖更新軋制設備控制系統，以提高效率和質量。為了提高煉鋼設備的效率和質量，他們主要對其伽馬測量系統進行了改進，以便能更準確地控制金屬厚度。

數年以來，伽馬測量系統一直是I2S產品家族中的標志性產品，現在依然廣受歡迎，但是系統的很多硬件和軟件特征都已經過時了。為了更新該系統并改進其機器，I2S公司需要一個具有更精確的模擬輸入分辨率的方案，以連接伽馬測量傳感器和高級信號處理，從而從傳感器中獲取模擬信號，實現高度精確的厚度測量，再由PLC使用在軋制機器的控制系統中。

2、伽馬測量儀技術

伽馬測量儀使用“镅”作為恒發射源，這一發射源位于“C”框架組裝的較低部。結構的頂部是一個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，并轉化成帶厚度測量。

實施改造第一步：現有設備試驗

為了節省時間和費用，I2S先試著在已有的PLC系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公司要確保運行于PLC中的控制系統不會因為額外I/O和處理的增加而減少。

因此，他們需要這么一個系統，這個系統能夠從伽馬傳感器中獲取模擬信號并進行處理以計算精確的厚度測量值，并能將這個厚度測量插入到PLC控制系統中。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感器所需的I/O和處理后，I2S轉向了PAC技術。它選擇了國家儀器的CompactRIOPAC，以提供改進軋制機器質量所必須的附加功能。CompactRI/O是一個可重置嵌入式系統，既結合了傳統PLC的優點和可靠性，又能提供更多高級I/O和處理。國家儀器的所有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有一個嵌入式現場可編程門陣列(FPGA)芯片和實時處理器，可通過內置的LabVIEW功能塊來編程。另外，它還擁有超過30個模擬和數字I/O模塊，具有內置信號調節(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)，可與任何工業傳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感器，以提供精確測量所需的高速計時和分辨率。由于每個I/O模塊都是直接和FPGA相連的，工程師們于是能使用LabVIEWFPGA來輕松自定義CompactRIO的模擬I/O速率。