PLC在自動化中的運用和發(fā)展

【摘 要】PLC是目前在現(xiàn)代化工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備中，應(yīng)用最為廣泛的數(shù)字模擬的控制裝置。 PLC將電子計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)融合為一體，因其性能的可靠性較高，有具有較強(qiáng)的抗干擾能力，組裝起來十分靈活，編程相對比較簡單，維修也比較方便等諸多優(yōu)點，現(xiàn)已成為實現(xiàn)單機(jī)、車間、工廠自動化控制的核心設(shè)備。本文通過闡述PLC 的概念和特點，介紹了 PLC 在順序控制、閉環(huán)控制、開關(guān)量控制三個方面的應(yīng)用，以此提出一些建議，再通過與 DSC 的比較對PLC在電氣自動化領(lǐng)域的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】PLC；電氣自動化、順序控制、閉環(huán)控制、開關(guān)量控制

一、PLC的定義和特點

PLC又稱作可編程邏輯控制器，（Programmable Log Controller，簡稱PLC），它通過自身存儲器對所輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬和程序編輯，通過計算機(jī)對指令進(jìn)行程序運算，隨后進(jìn)行動作指令的輸出，并對此進(jìn)行控制，此外它還可以對一些常見的模擬量和數(shù)字量進(jìn)行 Inlet 和Outlet，以此實現(xiàn)對電機(jī)或器械的操作流程的控制。

對于PLC而言，它的實質(zhì)就是屬于控制計算機(jī)的范疇，因此其系統(tǒng)在功能性方面表現(xiàn)得十分強(qiáng)大，它具有計算機(jī)控制系統(tǒng)所具備的一切功能，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可根據(jù)設(shè)計的要求進(jìn)行選擇，既可以大型化也可以小型化；PLC的數(shù)據(jù)接口較簡單，也較直觀，它的編譯符號具有一定的特定含義，且易于讀取，因此對于PLC的操作就變得比較簡單，其使用的方法也較容易，這就保證了PLC的普遍性和實用性；對于PLC的內(nèi)部設(shè)計采用了大量的集成電路，又對其使用了最先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，因此其具有較強(qiáng)大的抗干擾能力；PLC的內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計，采用了存儲邏輯的接線邏輯的方法，而在控制系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)造的時間方面，相應(yīng)做出了減少和簡化，這就使得PLC具有易改造，便維護(hù)的特點。

二、PLC在電氣自動化中的應(yīng)用

（一）順序控制。對于PLC的順序控制，通常在火力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的輔助操作系統(tǒng)中的工藝流程中應(yīng)用的較多，鑒于國家對于節(jié)能減排的要求愈加嚴(yán)格，電氣行業(yè)在生產(chǎn)過程中的低能建好成為了企業(yè)管理的終極目標(biāo)。目前大型的火電企業(yè)的輔助系統(tǒng)均采用了 PLC 控制系統(tǒng)來代替原繼電控制器，同時PLC的控制系統(tǒng)還可以單獨對某一條工藝流程進(jìn)行控制，且可協(xié)調(diào)全線的生產(chǎn)工作。

（二）閉環(huán)控制。最初的PLC 控制系統(tǒng)在閉環(huán)控制上并沒有多少優(yōu)勢，當(dāng)技術(shù)更新后，PLC同樣具有了閉環(huán)控制這項功能，如今這一技術(shù)已發(fā)展得比較成熟。自動電力系統(tǒng)的控制流程 跟如下變量有關(guān)，壓力、流量、溫度和速度等模擬量，需要對它們進(jìn)行連續(xù)變化的監(jiān)控，PLC 模塊的生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過程中基本都具備了PI的指令，并能夠較容易地進(jìn)行 PID的控制，而其控制程序是由PLC的原廠家設(shè)計并置于模塊中的，因此用戶在使用時，僅需要設(shè)置一些常用參數(shù)即可，操作較簡單方便，還可以直接采用PID的指令，以實現(xiàn)基于PLC的PID的控制，提高了其經(jīng)濟(jì)性能。

（三）開關(guān)量控制。PLC的實質(zhì)是用內(nèi)部已經(jīng)定義完全的各種輔助繼電器來替換原來的接觸繼電器，還可認(rèn)為其內(nèi)部的各繼電器節(jié)點的變位時間近似為零，因此在其運行的時候僅需要考慮其在0/1的狀態(tài)即可，因此用它作為開關(guān)量的控制比較適合。

三、在工業(yè)自動化中對PLC的應(yīng)用

（一）聯(lián)網(wǎng)和通信。隨著PLC控制技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，工業(yè)自動化的控制水平也相應(yīng)有了較大的提高，在對PLC進(jìn)行制造的過程中，其通信功能的完善也同樣受到了較大的重視，現(xiàn)階段的PLC大都具有通信所需的專用接口，可以更加便捷的對數(shù)據(jù)的通信和傳遞等功能進(jìn)行完成。

（二）對過程可進(jìn)行控制。此應(yīng)用主要是指對各種模擬量，包括流量、溫度、壓力等情況進(jìn)行閉環(huán)控制，同時PLC還可對各種類型的控制及程序運算進(jìn)行編制，從而使閉環(huán)控制得以實現(xiàn)，應(yīng)用較為廣泛的有鍋爐控制、熱處理、冶金以及化工行業(yè)。

（三）對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理?，F(xiàn)階段的PIC具有很多功能，包括查表、數(shù)據(jù)傳送位操作、數(shù)據(jù)排列及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等，經(jīng)過處理得到的數(shù)據(jù)需要與保存在存儲器里的數(shù)值進(jìn)行比較，然后再對操作進(jìn)行完成，此外它也可以將數(shù)據(jù)傳送到其它裝置中，然后對其進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作和控制，這些操作通常在沒有人控制的柔性大型控制系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時它也常應(yīng)用在食品工業(yè)、冶金和造紙等行業(yè)中。

（四）對模擬量進(jìn)行控制。此應(yīng)用可將需控制的對象的基本特征作為模板，并對它的功能模塊進(jìn)行合理組裝，從而使PLC的系統(tǒng)活動得到靈活的控制，它的組成模塊包括模擬量控制模塊、高速計數(shù)模塊、位置控制 I/O 模塊和主機(jī)模塊；模擬量控制模塊可以對控制系統(tǒng)中的精確度進(jìn)行控制，使之更加精準(zhǔn)，這使得一系列的熱處理過程得到了嚴(yán)格的控制，對維護(hù)工作和控制設(shè)計也較方便，而對儀表的控制系統(tǒng)中，比較難以維護(hù)的局面也得到了解決。

四、PLC 在電氣自動化中的發(fā)展前景及建議

在對工業(yè)化的生產(chǎn)進(jìn)行實踐中，PLC將作為工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主要戰(zhàn)場，它可以為自動化儀器和設(shè)備的控制應(yīng)用提供更真實、可靠、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。PLC不僅為工業(yè)自動化的控制提供了比較安全、完善的解決方案，同時也為工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)化運行提供了最新、最先進(jìn)的生產(chǎn)需求。盡管PLC是專門應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境下的電子操作系統(tǒng)，但當(dāng)其工作所處的環(huán)境過分惡劣或充滿了電磁干擾的時候，其程序就會出現(xiàn)運行上的錯誤，為此而提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及控制系統(tǒng)的抗干擾能力成為了PLC在今后要改進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)；在目前，各類生產(chǎn)企業(yè)中，通過多年的努力，在針對工業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行控制的過程中，其控制領(lǐng)域逐漸對繼電器、PLC、工業(yè)總線技術(shù)、一體化管控等階段進(jìn)行經(jīng)歷和改革，并為以后的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，其中集散型控制系統(tǒng)DCS技術(shù)日益趨于完善，對此技術(shù)的應(yīng)用也有了較豐富的經(jīng)驗，但是在現(xiàn)階段此技術(shù)卻處于停滯的狀態(tài)，能夠使此技術(shù)大幅度進(jìn)步的關(guān)鍵在于實現(xiàn)通用化的硬件平臺并融合PLC，在隨著微電子技術(shù)和控制技術(shù)的進(jìn)步，促使PLC控制系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)能夠互相取長補(bǔ)短，走向同化成為了未來控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展中更高層次的目標(biāo)。

隨著在作業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化、熱、工自動化技術(shù)逐漸成熟，控制儀表也越來越數(shù)字化、智能化，電廠的自動化控制水平也提升到了更新高度，為了使PLC能夠在更為廣闊的領(lǐng)域適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的生產(chǎn)流程中對控制系統(tǒng)的需求，其產(chǎn)品應(yīng)更加豐富，規(guī)格也應(yīng)更加齊全，同時還應(yīng)在電氣自動化的發(fā)展過程中做到更大范圍的推廣和使用；在未來的自動化技術(shù)與PLC的發(fā)展會逐漸向著智能化、數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化邁進(jìn)，對PLC質(zhì)量檢測進(jìn)行綜合的實踐，實時的對其進(jìn)行自動化數(shù)據(jù)收集，對其進(jìn)行的調(diào)試手段要配有科學(xué)的設(shè)計，對其進(jìn)行調(diào)試所使用的工具要有創(chuàng)新，對其進(jìn)行故障診斷時要全面細(xì)化，并開發(fā)對數(shù)據(jù)采用自動化管理的模式，只有通過這樣的方式，才可以使PLC能夠應(yīng)用于各個領(lǐng)域，以此才能夠?qū)I(yè)自動化的科學(xué)、創(chuàng)新、高效、全面、穩(wěn)步及可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生促進(jìn)的作用。

五、結(jié)論

PLC控制系統(tǒng)在自動化控制系統(tǒng)中使用，大大地簡化了傳統(tǒng)的復(fù)雜的繼電器電路，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性，而且還為后期的維護(hù)提供了很大的便利，PLC控制系統(tǒng)在自動化控制系統(tǒng)中的運用具有很重要的意義，總體看PLC的技術(shù)特征使之可以在電氣自動化系統(tǒng)中擔(dān)任較為重要的角色，其應(yīng)用的前景也隨之拓展。為了充分的發(fā)揮 PLC 技術(shù)優(yōu)勢和功能，就需要在模塊完善和抗干擾性能、可靠性等方面進(jìn)行升級，使之可以在更多的領(lǐng)域發(fā)揮其控制和通訊等優(yōu)勢，以此獲得更好的應(yīng)用效果。

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作者簡介：

潘云（1981-），男，華北電力大學(xué)工程碩士、工程師，從事火電廠工業(yè)工程相關(guān)應(yīng)用與研究。