四合院：我一心科研，重工強國 第842章 自動化問題

“我這不是怕李工你工作太忙，不答應嗎？”，聞言馬工也是笑著道。

“在忙這事也不能耽擱了啊！趕快忙你的去吧！”，李梟擺了擺手道。

“那李工，我就先走了。”。

看著馬工出去，李梟也拿著名單去了羅教授的辦公室，把名單交給了羅教授。

這才又去了研究自動化計算機的小組。

相比起火控計算機，自動化計算機的研究進展要快很多，畢竟之前國內已經有了自動化實驗工廠，雖然用的是繼電器邏輯控製，但至少也是有經驗。

有了這種經驗，PLC就比較好研究了。

在者李梟又給了研究方向，也不用再費時間去一次次實驗，雖然隻研究了幾個月，但進展卻已經過了大半。

當李梟進入到實驗室內的時候，眾人正在忙著。

“李工您來了。”，看到李梟，一人打著招呼道。

李梟也是點了點頭，看著幾人正在組裝的零件，也是問道：最近進展怎麼樣，咱們這PLC項目，進度到哪了？”。

聞言負責研究的負責人也是道：“差不多已經研究了一半，現在卡在了一些難題上，不太順利”。

“成了哪些，卡了哪些？”。

“硬體這塊，電源模塊和機箱遮蔽算拿下來了！磁飽和穩壓器加了三級濾波，昨天在鍛壓車間試了，電網波動到±28％都冇跳閘，

機箱做了雙層鐵皮遮蔽，電焊機開著的時候，信號也冇亂跳，

還有簡化梯形圖指令，常開、常閉、定時器、計數器這四個核心的解釋器，我們也調通了，用自製的按鍵編程器能寫程式，能讀出來，

現在我們卡在了I\/O模塊和位片處理器，這兩項研究上。”。

“我記得之前整合電路一致性、PCB批量、晶片封裝那幾道坎都啃下來了，現在I\/O模塊又出現了那些問題？”。

“是新的問題，這個新問題更隱蔽、更難纏！首先是模擬量采集的精度漂移，現在用的國產ADC晶片，溫漂係數能到±15ppm\/℃，車間溫度升到35℃的時候，壓力、溫度信號的采集誤差就從0.3％飆到1.2％，根本滿足不了精密控製的要求，

而且傳感器信號是電壓型，長距離傳輸時被電機乾擾，就算加了RC濾波，波動還是超標的，

還有通道間串擾和隔離隱患！“I\/O模塊的數字通道和模擬通道捱得近，國產光耦的隔離電壓隻有2500V，大電流輸出通道的開關噪聲會竄到模擬通道，導致信號失真，

而且現在是通道間共地設計，一旦某個通道被浪湧擊穿，整個模塊都會燒了，之前試機就燒了兩塊，損失不小，

驅動能力和相容性也有問題！”，說到了這裡，劉建國的聲音裡帶著點無奈，：“車間裡的執行器五花八門，有電磁閥、步進電機，還有接觸器，國產驅動晶片的帶載能力隻有0.5A，驅動大功率設備得外接繼電器，又增加了故障點，

而且一些傳感器輸出信號格式不一樣，有的是4-20mA電流信號，有的是0-10V電壓信號，咱們的I\/O模塊冇有可編程信號適配功能。”。

“位片處理器方麵呢？出現了哪些問題？”。

聞言這也讓劉建國眉頭皺的更緊道：“最麻煩的是電平穩定性問題，TTL位片晶片高溫下輸出電平會漂移，低電平超0.8V、高電平低於2.0V，直接導致邏輯誤判，實驗室裡校準好的時序，到車間就亂套，

還有就是抗震動與粉塵的問題，李工你也知道，車間內不可能乾淨的了，雖然計算機在機房裡不受震動影響，

但位片處理器的外掛式連接容易鬆動；再加上車間粉塵大，電路板積塵後會出現絕緣下降、引腳氧化，三個月穩定性測試下來，故障發生率比計算機高8倍，

而計算機的密封設計成本太高，PLC批量生產根本扛不住，我們還冇有找到太好的解決辦法，

模塊化擴展這方麵，之前也有問題，計算機是固定架構，擴展不用考慮現場適配，可PLC要根據不同生產線加I\/O模塊。

咱們的位片處理器總線雖然借鑒了計算機技術，但冇有統一的工業介麵標準，新增的模擬量模塊、高速計數模塊接上後，經常出現總線衝突，數據傳輸丟包，得重新調試適配，

這個我們倒是和自動化實驗工廠聯絡了，正在統一介麵，或者弄出轉介麵來，算是解決了一半，後續如何還需要再看

最後還是實時響應這個難題，PLC要跟現場設備實時互動。現在位片處理器執行邏輯指令雖快，可遇到多通道I\/O中斷時，中斷響應延遲能到20ms，比計算機的中斷處理慢了一個數量級。想優化中斷優先級，又會擠占運算資源，導致掃描週期拉長，簡直是兩頭為難。”。

聽著這些問題，李梟也是琢磨了起來，想了想也是道：“車間溫度波動大，晶片電平電平衡的問題，隻能用土辦法，在每塊位片的輸入輸出端，都加上二極管鉗位電路，把低電平鉗在0.3V以下，高電平鉗在2.7V以上，抵消晶片漂移帶來的電平誤差，應該可以穩定住。”。

這個辦法也是前世眾多科研人員，再試了很多方法無法解決後，最後想出來的一個土辦法，不過不要看他簡單，卻很實用，

而等李梟說完，眾人也是不由眼前一亮，這種方法確實很簡單，他們之前似乎思路都進入到了死衚衕，都想的是複雜方式解決。

講完了這個李梟又講起了關於實時響應的問題。

“這方麵先把I\/O急停信號、限位信號設為最高優先級，直接用硬體邏輯搶占總線，不經過軟件排隊，不管處理器在算什麼，

急停信號一來，必須立刻響應，延遲壓到1ms以內。普通訊號設為低優先級，批量打包處理，

至於掃描週期的平衡，不行就把位片處理器的一個掃描週期，分成‘運算時間’和‘I\/O重新整理時間’，用時鐘信號切換，

運算時不碰I\/O總線，重新整理I\/O時暫停複雜運算，既保證邏輯運算速度，又不耽誤現場信號響應，這樣一來，中斷延遲就能降下來，先看看能不能降到合格範圍內，能不能滿足生產線需求。”。

至於I\/O模塊的幾個難題，李梟琢磨了琢磨，還真不好解決。

就比如溫漂和電壓信號乾擾，這個在計算機實驗室肯定冇問題，畢竟實驗室內恒是溫無塵的，但車間就不一樣了，ADC晶片的±15ppm\/℃溫漂是元件本身的硬傷，

計算機再精密也抵消不了電機的電磁乾擾，這玩意能夠順著導線竄進來。

除非弄出差分放大電路來，把原本的信號，改為4-20mA電流信號，電流抗乾擾比電壓強十倍，完全能夠解決這一問題，

然後再給ADC晶片做個小鋁盒，裡頭塞個水銀溫控開關加5W加熱電阻，把晶片溫度穩在25℃±2℃，溫漂直接砍半，再配合晶體管計算機裡的三點校準程式，開機自動測零點、中點、滿點，實時算補償係數，應該就能把誤差能壓回0.3%！。

這其中有幾項技術還冇有研究出來，或者是正在研究。