PLC 在工業(yè)自動化中的應(yīng)用及發(fā)展

霍謹濤

（山西焦煤運城鹽化集團有限公司，山西 運城044000）

0 前言

進入新世紀以來，工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，自動化程度逐年提高。自動化水平成為產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)能力的主要衡量標志。 PLC 誕生以來，為工業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)。PLC 集合了電子技術(shù)、運算系統(tǒng)、編輯功能和多種控制技術(shù)。 研究PLC 的應(yīng)用和發(fā)展趨勢，就是要從理論層面和實踐層面共同探討PLC 自動化技術(shù)對工業(yè)生產(chǎn)的重要作用， 為自動化發(fā)展提供積極的方向。

1 PLC 的概述

PLC 與機器人、CAD/CAM 被稱為自動化領(lǐng)域的三大技術(shù)支柱，PLC 是可編程序控制器的英文縮寫，它是一種在工業(yè)自動化中應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算電子操作系統(tǒng)，它的可編程序的內(nèi)部存儲器執(zhí)行各種操作指令（如順序控制、邏輯運算、計數(shù)、定時和算術(shù)運算等），并通過模擬量和數(shù)字量的輸入輸出來控制機械生產(chǎn)過程。 它將自動控制、計算機、電子通訊三種技術(shù)融為一體，成為工業(yè)自動化核心設(shè)備，具有抗干擾能力強、可靠性高、編程簡單、組合靈活、維修方便等許多優(yōu)點。隨著科技技術(shù)的發(fā)展，PLC 由以前的簡單邏輯控制、 順序控制成功的發(fā)展到連續(xù)控制、邏輯控制和領(lǐng)域，為現(xiàn)代化工業(yè)自動化發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。

2 PLC 的主要特點

PLC 是傳統(tǒng)的繼電接觸控制和微機技術(shù)相結(jié)合而發(fā)明的產(chǎn)物，它克服了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)諸多缺點，成功利用了微處理器的優(yōu)點，具有以下四個方面的特點：一是，抗干擾能、可靠性高力強，比較適用于復雜的工業(yè)自動化環(huán)境；二是，適用性強、配套齊全和功能比較完善，能較容易與工業(yè)其它控制系統(tǒng)聯(lián)成一體，使其功能不斷擴展；三是，操作簡單、易學易用，PLC 采用的是比較簡單指令形式的程序編制，使用戶程序編制直觀、簡單、方便易學；四是，發(fā)展成熟、功能強大。 PLC 經(jīng)過近四十年的發(fā)展已經(jīng)十分完善，尤其在開關(guān)量邏輯計算及處理、順序控制這兩個方面優(yōu)勢顯著，模擬量閉環(huán)控制發(fā)展也很成熟。

3 PLC 在工業(yè)自動化中的應(yīng)用范圍

目前， 隨著電子信息技術(shù)迅速發(fā)展，PLC 具有了計算機的諸多功能，已在國內(nèi)各種行業(yè)廣泛使用，它逐漸向體積小、可靠性高、抗干擾能力強等方向發(fā)展。 在汽車、鋼鐵、化工、石油、電力、環(huán)保以及文化方面都有應(yīng)用。 它的使用情況分為已下幾個類別。

（1）順序控制模式。隨著科技技術(shù)的不斷進步，順序控制已經(jīng)采用PLC 系統(tǒng)來實現(xiàn)控制，取締了傳統(tǒng)的繼電器觸點控制模式。 PLC 在順序控制領(lǐng)域中，已經(jīng)發(fā)展到領(lǐng)先的技術(shù)水平，只需要通過簡單的執(zhí)行指令就可以進行有序的控制，這種特點反映出了PLC 的初衷，順序控制在工業(yè)自動化領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。

（2）過程控制模式。 現(xiàn)在的PLC 已經(jīng)在連續(xù)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，這一技術(shù)還在不斷發(fā)展，目前，已經(jīng)由許多供應(yīng)商開始放棄傳統(tǒng)PLC已占據(jù)的市場份額，向PLC 連續(xù)過程控制領(lǐng)域進軍。 過程控制是通過對電壓、電流、壓力、溫度等模擬量的前后輸入狀況分析，使系統(tǒng)的工作參數(shù)按照要求進行工作。 它的代表類型分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制，在化工、冶金、鍋爐控制等工業(yè)自動化中得到廣泛的應(yīng)用。

（3）運動控制模式。PLC 運動控制領(lǐng)域使用已經(jīng)有很長時間了，目前還保持了很好的發(fā)展前景，PLC 機械運動控制同通過利用脈沖量的控制來實現(xiàn)的，根據(jù)機械運動規(guī)律（一般是圓或直線運動）和控制對象的特性來決定運動控制。 運動控制位置移動精確，適于一些精密儀器的加工和制造，比如機械、機器人、電梯、機床等制造。

（4）信息控制模式。它是通過對信息的采集、存儲、處理和傳輸，并進行數(shù)據(jù)分析，達到信息控制的目的，它是實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的功能。當前是信息時代， 信息技術(shù)是日新月異的發(fā)展和變化，PLC 也賦予了工作信息屬性，也標志著PLC 的功能轉(zhuǎn)變。

（5）遠程控制模式。 目前PLC 能實現(xiàn)遠程控制，主要是使用聯(lián)網(wǎng)模塊的通信功能， 它的控制方式主要有PLC 與PLC 控制網(wǎng)的遠程互聯(lián)控制、與智能終端的互聯(lián)實現(xiàn)遠程控制以及于計算機終端連接控制方式等。

（6）數(shù)據(jù)處理功能。 它具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送、查表、排序、操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 數(shù)據(jù)處理功能一般應(yīng)用于冶金、造紙、食品加工業(yè)中的一些大型的控制系統(tǒng)。

4 PLC 在使用中應(yīng)注意的問題

PLC 技術(shù)一般不需要采取什么措施， 就可以在工業(yè)自動化中使用。 但是，當一些外在因素的干擾，會對PLC 正常使用造成影響。 一是，溫度的影響。 PLC 使用的環(huán)境溫度應(yīng)在0 攝氏度到55 攝氏度，安裝時要注意環(huán)境溫度， 不能在發(fā)熱量大的機器附近或原件下安裝，同時要保證通風良好，基本單元之間要間隔一定距離；同時要防止太陽光直接照射，開關(guān)柜上要設(shè)有通風扇或百葉窗。在北方冬季，要做好御寒工作，保證PLC 在規(guī)定的溫度下使用。 二是，濕度的要求。 濕度是PLC 元件穩(wěn)定性的保證， 元器件的絕緣性能與空氣的濕度有關(guān)系，所以，要保證PLC 正常使用，就要控制空氣濕度在85%以內(nèi)，保持在無凝露狀態(tài)下。 三是，震動的影響。 PLC 工作需要進行防震措施，它所工作的環(huán)境要求遠離強烈的震動裝置，防止震動頻率在10-50 赫茲的頻率，當使用環(huán)境不可避免震動現(xiàn)象，那么也應(yīng)該采取一些減震措施。四是，空氣的影響。 PLC 使用對空氣也提出一些要求，比如避免腐蝕、易燃的氣體，避免酸性氣味高的氣體以及多粉塵、強腐蝕氣體的環(huán)境。如這些環(huán)境不可避免， 那么可以將PLC 安裝在密封較好的控制室或控制柜中，最好再安裝空氣凈化器等設(shè)備。 五是，電源的干擾。 PLC 使用電源為220V,50Hz 的交流電，它本身具有較強的抵御能力，一般情況下不需要安裝輔助電源設(shè)備，但是在電源干擾嚴重的環(huán)境，還需要安裝一臺帶屏蔽層隔離變壓器，保證正常電源的輸出使用。 在輸入端使用外接直流電源時，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源，防止紋波對PLC 接收的影響。

5 PLC 的發(fā)展趨勢

在工業(yè)自動化領(lǐng)域，PLC 技術(shù)在廣泛使用中得到了發(fā)展， 它始終處于工業(yè)自動化控制的主戰(zhàn)場，在各種產(chǎn)品生產(chǎn)或制造中起到了可靠的控制應(yīng)用，適應(yīng)當前工業(yè)自動化的需要，為自動化控制應(yīng)用提供比較完善的解決方案。 當前，工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的方向是全面實現(xiàn)企業(yè)自動化向企業(yè)信息化方向發(fā)展， 現(xiàn)代工業(yè)自動化的特征是物流技術(shù)、信息技術(shù)和自動控制技術(shù)的綜合應(yīng)用。為了達到提質(zhì)降耗、開發(fā)新品、精細加工的新要求，PLC 的發(fā)展趨勢向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化發(fā)展，同時向在線質(zhì)量檢測、實施數(shù)據(jù)自動收集、故障自檢技術(shù)、設(shè)計調(diào)試手段和數(shù)據(jù)自動管理等一系列先進技術(shù)發(fā)展。

6 結(jié)語

我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時期，科學技術(shù)對經(jīng)濟發(fā)展具有重要的推動作用?？茖W技術(shù)的進步直接關(guān)系到生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)提升。PLC 的應(yīng)用將對工業(yè)生產(chǎn)和自動化發(fā)展帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。

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