PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用

劉 明

（山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院，山東泰安 271000）

0 引言

PLC是基于工業(yè)環(huán)境應(yīng)用的需要而設(shè)計的一種數(shù)字運算電子系統(tǒng)。PLC在工業(yè)自動化控制中有著尤為廣泛的應(yīng)用，例如：開關(guān)量控制、位置控制、模擬量控制以及系統(tǒng)集中控制等。以上多方面的控制都為工業(yè)中的車間與工廠提供了極大的幫助。然而，就目前而言，PLC運用在工業(yè)自動化控制中還存在一系列的問題［1］。但是，PLC作為工業(yè)控制領(lǐng)域中的主要控制設(shè)備，其未來的發(fā)展趨勢是非常廣闊的。鑒于此，本文對PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用進行了探討與研究。

1 PLC簡述

可編程控制器的英文縮寫即為PLC，PLC是出于工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用需要進而設(shè)計的一種數(shù)字運算電子系統(tǒng)，它融合了計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及自動控制技術(shù)，具有體積小、易編程、組裝靈敏、可靠性高以及干擾能力強等特點。近年來，隨著開發(fā)技術(shù)與軟硬件技術(shù)的升級，PLC的編程過程也逐漸變的越來越簡單，在此基礎(chǔ)上無論是系統(tǒng)還是功能都有了很大的提升?，F(xiàn)如今，PLC運用的領(lǐng)域極其廣泛，例如：化工業(yè)、輕工業(yè)、電力業(yè)以及冶金業(yè)等領(lǐng)域。PLC作為現(xiàn)代工業(yè)控制的主要支柱之一，在很大程度上為機電一體化的進程提供了幫助。

PLC所涉及的技術(shù)范疇也極其廣泛，例如：順序控制、過程控制、位置控制以及生產(chǎn)管理與監(jiān)控等。隨著信息時代的到來，PLC的更新也尤為之快。現(xiàn)在的PLC普遍上都是小型的，小型的PLC擁有許多功能，例如：32位高速計數(shù)器、高速輸出功能、脈沖捕獲功能以及中段功能等［2］。另外，小型PLC的特殊模塊也尤為突出，例如：基于模擬量的輸入輸出模塊、位置控制模塊以及溫度調(diào)節(jié)模塊等。

2 PLC的通信功能與特點分析

2.1 PLC的通信功能

近年來，在計算機技術(shù)突飛猛進的發(fā)展勢態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)通信在控制系統(tǒng)中有著尤為廣泛的運用，特別是在工業(yè)自動化控制中，通信功能獲得了非常高的關(guān)注與重視。PLC主要包括了2方面的通信：其一是PLC與PLC之間的通信；其二是PLC和其他智能設(shè)備間的通信。PLC通信功能最為突出的特點是：通過傳輸或者共享重要的數(shù)據(jù)給其他系統(tǒng)進行信息處理。

2.2 PLC的特點

PLC的特點主要體現(xiàn)在3個方面：其一，PLC可以對現(xiàn)場總線實現(xiàn)很好的融合。這是基于目前普遍的現(xiàn)場總線均為PLC生產(chǎn)廠家直接研發(fā)的，因此現(xiàn)場總線與PLC有著尤為密切的關(guān)系。其二，通信協(xié)議統(tǒng)一化。在發(fā)展趨勢層面上，PLC采用了國際標準的通信協(xié)議。這樣便給廠家與用戶均提供了方便，進而讓通信的開放性逐漸變強［3］。其三，通信程序的設(shè)計非常簡單。廠家基本上都會利用專門的計算機以及通信接口軟件來對通信程序進行設(shè)計，該設(shè)計方法因為降低了計算機編程的工作量，所以在很大程度上突出了通信程序設(shè)計極為簡單的特點。

3 PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用與主要存在的問題

3.1 PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用

PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在開關(guān)量控制、位置控制、模擬量控制、電動機變頻調(diào)速控制以及系統(tǒng)集中控制等方面。

3.1.1 開關(guān)量控制

PLC的開關(guān)量控制能夠提升控制的可靠性，它是基于中間繼電器控制系統(tǒng)的動作，進而通過順序控制器的公式而設(shè)計出來的。另外，在其設(shè)計上具有規(guī)范性與科學(xué)性。

3.1.2 位置控制

位置控制作為工業(yè)自動化控制中的重中之重，能夠在控制步進電機的基礎(chǔ)上，向步進電機繞組發(fā)出脈沖，進而對步進電機的位移進行精準確定，以此實現(xiàn)位置控制的目的。

3.1.3 模擬量控制

PLC是基于控制對象特征，進而根據(jù)組合功能模塊組裝成為功能完善的控制系統(tǒng)，以此實現(xiàn)敏捷的系統(tǒng)控制。PLC有很多模塊，例如：位置控制模塊、主機模塊、通訊模塊以及模擬量控制模塊等［4］。PLC的模擬量控制能夠在很大程度上提升控制系統(tǒng)的精準度，能夠在通過熱處理的基礎(chǔ)上，為控制設(shè)計與維護提供非常大的方便。

3.1.4 電動機變頻調(diào)速控制

共同使用PLC的指令系統(tǒng)和變頻器能讓電機的運轉(zhuǎn)與調(diào)速得到控制。通過向PLC與PWM輸出變頻器之間加入電壓平滑電路，在此基礎(chǔ)上再對PWM指令里T的數(shù)值進行設(shè)置，以此控制轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速與t成正比，PWM指令里輸出脈沖周期的大小能夠?qū)敵鲭妷何牟óa(chǎn)生影響。

3.1.5 系統(tǒng)集中控制

PLC一方面能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制，另一方面也能夠?qū)ψ陨硐到y(tǒng)進行控制，例如對自身系統(tǒng)的故障檢測與顯示等?？刂葡到y(tǒng)是通過時限故障檢測以及邏輯錯誤檢測，進而實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控。機床設(shè)備的執(zhí)行需要充足的時間，并且執(zhí)行要求通過每一道工作工序。定時器可以在工步動作的檢測環(huán)節(jié)進行啟動，也可以把定時器的輸出信號用作于啟動報警信號以及自動停機信號。

3.2 PLC在工業(yè)自動化控制應(yīng)用中存在的問題及有效控制

軟硬件體系封閉是PLC尤為突出的缺點，專用總線、各大公司的結(jié)構(gòu)不相同以及專用通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等一系列原因?qū)Ω鞣N不兼容造成了影響。盡管《可編程序控制器的編程軟件標準》得以頒布，但仍舊普遍存在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境對PLC的運用造成影響，這樣便使得PLC在工業(yè)自動化控制應(yīng)用中無法正常運作。針對PLC在工業(yè)自動化控制應(yīng)用中存在的問題，實施有效控制顯得尤為重要。PLC在工業(yè)自動化控制應(yīng)用中的有效控制主要體現(xiàn)在濕度限制、震動控制以及溫度限制3大方面。

3.2.1 濕度限制

想要讓PLC元件的穩(wěn)定性得到有效的保障，就需要充分注重濕度控制。PLC元器件的絕緣性和環(huán)境水汽的含量有著密切關(guān)聯(lián)，相對空氣濕度應(yīng)該控制在85%以下。

3.2.2 震動控制

PLC在工業(yè)自動化控制應(yīng)用中的震動控制也非常重要，PLC的工作環(huán)境應(yīng)該遠離頻率范圍內(nèi)的震動，一般需要遠離的頻率范圍為10赫茲到55赫茲之間。

3.2.3 溫度限制

想要讓PLC能夠在工業(yè)自動化控制應(yīng)用中發(fā)揮出最大的作用，便需要對它的溫度進行限制，PLC的工作溫度普遍限制在0℃到55℃之間［5］。所以，在安裝PLC的過程中，需要充分考慮散熱問題，例如：對發(fā)出熱量很大的設(shè)備實施隔離方法。另外，在四周溫度大于55℃的情況下，應(yīng)該采用通風(fēng)裝置或者制冷裝置，這樣便能在很大程度上讓PLC的工作溫度得到下降，使PLC的工作溫度長期處于正常狀態(tài)。在一些特殊情況下，也需要采取相應(yīng)的措施，進而達到降低震動危害的效果。

4 PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的未來發(fā)展趨勢

就目前而言，雖然PLC在工業(yè)自動化控制應(yīng)用中存在“軟硬件體系封閉”的問題，以及專用總線、各大公司的結(jié)構(gòu)不相同、專用通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等一系列原因?qū)Ω鞣N不兼容造成了影響。但是通過對PLC的濕度限制、震動控制以及溫度限制可看出，PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的未來發(fā)展空間還是非常廣闊的。PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的未來發(fā)展方向主要體現(xiàn)在3大方面：

（1）PLC可以實現(xiàn)設(shè)計、產(chǎn)品與功能等多方面的發(fā)展。隨著市場經(jīng)濟的不斷提升，PLC為了能夠在經(jīng)濟市場上占有一席之地，自身的種類也會逐漸增多，PLC一旦擁有豐富多樣的產(chǎn)品，將能夠為市場需要提供極大的便利。

（2）基于大容量與高速度的催動，PLC將能夠逐漸對運算能力進行升級。隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，設(shè)備容量加大與價格下滑的狀況普遍存在微型高速當(dāng)中［6］。因此，PLC控制系統(tǒng)將能夠廣泛地運用在存儲設(shè)備當(dāng)中。根據(jù)PLC控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，相信在不久的將來，PLC控制系統(tǒng)更深層次的升級將會得以實現(xiàn)。

（3）PLC編程語言將朝向多樣化與高級化方向發(fā)展。小型PLC與中型PLC是以梯形圖語言為主要的編程語言，隨著高級的PLC編程語言的開發(fā)，PLC編程語言也漸漸有了朝向多樣化與高級化的發(fā)展趨勢。例如：C語言以及BASIC。由此可見，PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域中有著非常廣闊的發(fā)展前景。

5 結(jié)語

通過本文的探討與研究，充分了解了PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用，并認識到PLC在工業(yè)自動化控制應(yīng)用中存在的問題及未來的發(fā)展趨勢。筆者通過探究清晰地認識到在未來的發(fā)展領(lǐng)域中PLC可以實現(xiàn)設(shè)計、產(chǎn)品與功能等多方面的發(fā)展，在大容量與高速度的催動下，PLC將能夠逐漸對運算能力進行升級以及PLC編程語言將朝向多樣化與高級化方向發(fā)展。

［1］何彥芝，曾成.塑殼斷路器觸頭壓力自動測試系統(tǒng)［J］.電工技術(shù)，2012（11）：12-13.

［2］劉衛(wèi)平，王明泉.PLC的發(fā)展及應(yīng)用前景［J］.機械管理開發(fā)，2011（18）：56-58.

［3］傅宇.PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用研究［J］.機電信息，2012（17）：34-36.

［4］劉明生.PLC控制應(yīng)用于水廠自動化控制分析［J］.科技與企業(yè)，2012（13）：14-16.

［5］沈敏賽,祖克舉,劉富強.水利樞紐計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］.低壓電器，2011（11）:11-12.

［6］張明光.PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用研究［J］.吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2012（11）：56-59.