PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的運(yùn)用分析

黃河

摘 要：PLC本身所具備的強(qiáng)抗干擾能力在條件惡劣的工業(yè)環(huán)境中得到廣泛運(yùn)用，其操作簡便、結(jié)構(gòu)模塊化，擴(kuò)展能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中必不可少的組成部分。本文主要分析PLC技術(shù)發(fā)展方向，以及在工業(yè)自動(dòng)化中的運(yùn)用狀況。

關(guān)鍵詞：PLC 工業(yè)自動(dòng)化 工業(yè)控制

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0061-01

1 可編程控制器（PLC）概述

PLC是建立在數(shù)字技術(shù)之上，運(yùn)用數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體，專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的自動(dòng)化核心裝備。隨著數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展，PLC的研發(fā)和運(yùn)用獲得廣闊的發(fā)展空間。通常PLC可分為固定式和組合式兩種，根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的多少又可分為小型PLC、中型PLC和大型PLC三種，不同型號(hào)PLC具有不同特點(diǎn)，適用于不同工業(yè)生產(chǎn)范圍。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，由其工作原理決定的掃面周期共分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段，在整個(gè)工作運(yùn)行的流程中，PLC的CPU一直在重復(fù)循環(huán)的執(zhí)行上述三個(gè)階段的命令。

2 PLC技術(shù)應(yīng)用

2.1 在工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)及操控具體位置的應(yīng)用

通常在正常的工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了保障對整個(gè)生產(chǎn)流程的有效控制，在PLC中會(huì)根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)要求相應(yīng)設(shè)置6個(gè)功能模塊，每個(gè)模塊具備不同功能來對應(yīng)不同的生產(chǎn)控制要求，分別為模擬參數(shù)控制模塊、I/O模塊、位置控制模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、通訊傳輸模塊、主機(jī)管理模塊。工業(yè)生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)具備不同的工作屬性和性質(zhì)特征，PLC技術(shù)控制的不同模塊根據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的特征進(jìn)行有效組合和調(diào)整，以組建一個(gè)功能全面的工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，保障工業(yè)生產(chǎn)過程的有效控制和靈活控制。模擬參數(shù)控制模塊是PLC的重要部分，其作用范圍不僅限于工業(yè)生產(chǎn)過程的控制，其還具備一定的信息傳送功能，可向系統(tǒng)監(jiān)控儀表輸送語句，有效改善控制精度。另外，在一般的工業(yè)生產(chǎn)過程中，模擬參數(shù)控制模塊還對熱處理系統(tǒng)做出有效的控制，負(fù)責(zé)調(diào)控溫度。PLC控制技術(shù)通常被運(yùn)用于串刀補(bǔ)償控制位置、機(jī)械主軸分度位置以及運(yùn)輸位置的控制等。在PLC控制具體工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備位置時(shí)，同步機(jī)在接收控制系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)后，根據(jù)脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制，并精確的定位其具體操作位置。

2.2 在數(shù)據(jù)處理及邏輯參數(shù)控制中的應(yīng)用

PLC的自動(dòng)控制是建立在大量的數(shù)據(jù)分析及處理功能之上的，比如數(shù)據(jù)位操作功能、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及傳輸功能、數(shù)據(jù)篩查運(yùn)算功能等。這些數(shù)據(jù)處理功能的存在，自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠用很短的時(shí)間對諸如采集、分析、總結(jié)等生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息控制已經(jīng)發(fā)展較為普遍，但對PLC的數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面的運(yùn)用還有待發(fā)展。在邏輯參數(shù)控制方面，PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)控制多用于開關(guān)量的控制，其簡單便捷的控制方法、良好的可靠性及控制速度等優(yōu)勢能夠增加軟觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)質(zhì)量的提升。PLC技術(shù)在控制開關(guān)量上的應(yīng)用不但提升了工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的質(zhì)量，還大大降低了成本。從PLC控制技術(shù)的優(yōu)勢及發(fā)展趨勢看，在工業(yè)生產(chǎn)中繼電器控制將被逐漸替代，這使得邏輯參數(shù)控制的發(fā)展運(yùn)用成為現(xiàn)實(shí)。從運(yùn)用的空間看，PLC不僅適用于單臺(tái)工業(yè)設(shè)備，還能夠?qū)α魉€進(jìn)行自動(dòng)控制，因此，PLC技術(shù)開始被越來越多的運(yùn)用到大型工業(yè)生產(chǎn)中。

2.3 在遠(yuǎn)程通信控制中的運(yùn)用

PLC技術(shù)不同于繼電器等其他自動(dòng)控制技術(shù)之處在于其自身系統(tǒng)故障的排除及糾正，這使得其在自身運(yùn)行的穩(wěn)定性方面具有極大的優(yōu)勢。PLC系統(tǒng)的常態(tài)邏輯關(guān)系將會(huì)對工業(yè)生產(chǎn)過程中每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督調(diào)控，當(dāng)任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，這個(gè)常態(tài)邏輯就被打破并重新調(diào)整組合，發(fā)生的這種異常變動(dòng)會(huì)被自動(dòng)控制系統(tǒng)撲捉并分析故障診斷程序，隨之向控制中心發(fā)出警報(bào)。在遠(yuǎn)程通訊控制方面，PLC技術(shù)可實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的通信，但其前提是系統(tǒng)中安裝聯(lián)網(wǎng)通信模塊和信息傳輸接口。

3 PLC在工業(yè)自動(dòng)化中使用注意事項(xiàng)

PLC技術(shù)在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用應(yīng)注意的問題主要集中體現(xiàn)在溫度、濕度、震動(dòng)、空氣和電源5個(gè)方面。PLC最有效的工作溫度通常為0～55 ℃，因此在進(jìn)行設(shè)備安裝時(shí)需避免大散熱設(shè)備，且散熱環(huán)境要好，保持良好的通風(fēng)性及散熱空間，保持基本單元與擴(kuò)展單元的有效距離，避免陽光直射到開關(guān)柜，設(shè)置備用通風(fēng)設(shè)備用于溫度過高的應(yīng)急。PLC在工業(yè)生產(chǎn)總正常運(yùn)行就必須保障其良好的絕緣性能，這就需要工作環(huán)境中的濕度保持在85%以內(nèi)。在PLC的使用環(huán)境中應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離震動(dòng)設(shè)備，如不可避免振動(dòng)頻率在10～55 Hz之內(nèi)的連續(xù)振動(dòng)時(shí)，有必要采用比如減震膠等減震手段進(jìn)行緩解。對于空氣環(huán)境的要求主要是建立在PLC材質(zhì)特點(diǎn)之上的，避免空氣中的可燃?xì)怏w含量過高或腐蝕性氣體含量過高。在多粉塵或腐蝕性氣體的工作環(huán)境中，盡可能的安裝相應(yīng)的凈化裝置，或者將PLC封閉在控制室中。PLC自身具備一定的電源干擾抵抗能力，除非特別復(fù)雜的環(huán)境需要安裝隔離變壓器或者濾波電路，通常使用電源為50 Hz、220 V的交流電。

PLC在工業(yè)生產(chǎn)使用中會(huì)受到外界的干擾，比如輻射、系統(tǒng)外引線、系統(tǒng)內(nèi)干擾等，因此在PLC的整體運(yùn)用設(shè)計(jì)中，可進(jìn)行相關(guān)抗干擾設(shè)計(jì)。比如引入較好性能的電源抑制電網(wǎng)引入干擾，針對不同傳輸信號(hào)采用不同電纜進(jìn)行傳輸，準(zhǔn)確選取接地點(diǎn)以及接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要完善等。

4 PLC的發(fā)展趨勢及前景分析

工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量可控制不是人為操作所能實(shí)現(xiàn)的，更多的是借助在線檢測設(shè)備及儀器來完成產(chǎn)品參數(shù)的動(dòng)態(tài)控制，需要整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)流程的長期自動(dòng)監(jiān)控和調(diào)整，PLC技術(shù)為自動(dòng)化控制的各項(xiàng)要求提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)會(huì)，因此，其必將成為工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)控制的發(fā)展趨勢。在工業(yè)生產(chǎn)提倡提質(zhì)降耗、精細(xì)個(gè)性、網(wǎng)絡(luò)智能等大環(huán)境下，PLC技術(shù)必將向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的在線質(zhì)量檢測、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、故障自診斷、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理等先進(jìn)技術(shù)發(fā)展。從發(fā)展前景看，隨著工業(yè)生產(chǎn)分工細(xì)致化，PLC將會(huì)成為過程控制領(lǐng)域內(nèi)的日用品，同時(shí)其還可能利用通訊系統(tǒng)將控制功能形成閉環(huán)過程控制，其還將會(huì)逐漸替代嵌入式控制器。

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