淺析PLC控制技術(shù)

肖盛聰

[摘要]PLC是Programmable Logic Controller的縮寫,即可編程邏輯控制器。IEC對PLC的定義是:PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器,用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

[關(guān)鍵詞]PLC技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展趨勢

中圖分類號:TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210064-01

一、PLC技術(shù)的概念

PLC即可編程控制器(Programmable logic Controller,是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(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)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,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>

二、PLC技術(shù)的發(fā)展歷史

1968年,通用汽車對外公開招標(biāo),尋求新的電氣控制裝置,1969年,美國數(shù)字設(shè)備公司制成的首臺plc,1971年日本從美國引進(jìn)了PLC技術(shù)加以消化,由日本公司研制成功了日本的第一臺PLC。從70年代初開始,不到三十年時間里,PLC生產(chǎn)發(fā)展成了一個巨大的產(chǎn)業(yè),據(jù)不完全統(tǒng)計,現(xiàn)在世界上生產(chǎn)PLC及其網(wǎng)絡(luò)的廠家有二百多家,生產(chǎn)大約有400多個品種的PLC產(chǎn)品。其中在美國注冊的廠超過100家,生產(chǎn)大約二百個品種;日本有60～70家PLC廠商,也生產(chǎn)200多個品種的PLC產(chǎn)品;在歐洲注冊的也有幾十家,生產(chǎn)幾十個品種的PLC產(chǎn)品PLC產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷量及用量在所有工業(yè)控制裝置中居首位,市場對其需求仍在穩(wěn)步上升。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以來,全世界PLC年銷售額以達(dá)百億美元而且一直保持15%的年增長的勢頭。

三、我國PLC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國研究PLC技術(shù)起步較晚,但發(fā)展速度較快。中國電力科學(xué)研究院自1997年開始研究PLC技術(shù),主要考慮PLC技術(shù)用于低壓抄表系統(tǒng),傳輸速率較低。1998年開發(fā)出樣機(jī),并通過了試驗室功能測試,1999年在現(xiàn)場進(jìn)行試運行,獲得了產(chǎn)品登記許可。1999年5月開始進(jìn)行PLC系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。主要對我國低壓配電網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性進(jìn)行了測試,并對測試結(jié)果進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理和分析,基本取得了我國低壓配電網(wǎng)傳輸特性和參數(shù),為進(jìn)行深入研究和系統(tǒng)開發(fā)提供依據(jù)。2000年開始引進(jìn)國外的PLC芯片,研制了2Mbps的樣機(jī),2001年下半年在沈陽供電公司進(jìn)行了小規(guī)模現(xiàn)場試驗,實驗效果良好,并于6月20日在沈陽通過驗收。驗收委員會通過現(xiàn)場檢測認(rèn)為,該實驗從中國配電網(wǎng)的實際傳播特性出發(fā),對電力線通信技術(shù)的理論、實際應(yīng)用和工程技術(shù)進(jìn)行了開創(chuàng)性研究,在國內(nèi)率先研制成功2Mbps和14Mbps高速電力線通信系統(tǒng),建立了我國第一個電力線寬帶接入實驗網(wǎng)絡(luò);實現(xiàn)了自家庭至配電開關(guān)柜的高速電力線數(shù)據(jù)通信,并將辦公自動化系統(tǒng)延伸至家庭。該實驗的成功標(biāo)志著我國已經(jīng)全面掌握了高速電力線通信的核心技術(shù),具備了研制生產(chǎn)這種技術(shù)實用化設(shè)備的能力。據(jù)悉,今年年底以前將建成200戶的試驗網(wǎng)絡(luò)。

我國工業(yè)控制自動化的發(fā)展道路,大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時進(jìn)行消化吸收,然后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。目前我國工業(yè)控制自動化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展,我國工業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。工業(yè)控制自動化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。

四、PLC的未來發(fā)展趨勢

1.功能向增強(qiáng)化和專業(yè)化地方向發(fā)展,針對不同行業(yè)的應(yīng)用特點,開發(fā)出專業(yè)化的PLC產(chǎn)品,以此來提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本,提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平。

2.規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展,小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上,產(chǎn)品的體積越來越小,功能越來越強(qiáng);大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過程控制領(lǐng)域較大的應(yīng)用市場,應(yīng)用的規(guī)模從幾十點擴(kuò)展到上千點,應(yīng)用功能從單一的邏輯運算擴(kuò)展幾乎能滿足所有的用戶要求。

3.系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化和開放化方向發(fā)展,以個人計算機(jī)為基礎(chǔ),在Windows平臺上開發(fā)符合全新一體化開放體系結(jié)構(gòu)的PLC。通過提供標(biāo)準(zhǔn)化和開放化的接口,可以很方便地將PLC接入其它系統(tǒng)。

五、PLC技術(shù)的特點

1.配套齊全,功能完善,適用性強(qiáng):PLC發(fā)展到今天,可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外,現(xiàn)代PLC多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力,可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn),使PLC滲透到了位置控制、溫度控制,CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展,使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

2.系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造:PLC用存儲邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造周期大為縮短,同時維護(hù)變得容易起來。更重要的是可以使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程。

3.體積小,重量輕,能耗低:以超小型PLC為例,新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部,是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。

六、PLC應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的控制裝置,通常不需要采取什么措施,就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但是,當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣時,就不能保證plc的正常運行,因此在使用中應(yīng)注意以下環(huán)境問題。

1.溫度:PLC要求環(huán)境溫度在0-55℃,安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面,四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大,基本單元和擴(kuò)展單元之間要有30mm以上間隔;開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗,防止太陽光直接照射;如果周圍環(huán)境超過55℃,要安裝電風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)。

2.濕度:為了保證PLC的絕緣性能,空氣的相對濕度應(yīng)小于85%(無凝露)。

3.震動:應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動源,防止振動頻率為10-55hz的頻繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動時,必須采取減震措施,如采用減震膠等。

4.空氣:避免有腐蝕和易燃的氣體,例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境,可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中,并安裝空氣凈化裝置。

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