淺析工業(yè)自動(dòng)化中PLC的應(yīng)用

李芳 吳志恒

（河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng) 453731）

淺析工業(yè)自動(dòng)化中PLC的應(yīng)用

李芳 吳志恒

（河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng) 453731）

隨著科技的發(fā)展，工業(yè)電氣自動(dòng)化水平不斷提高，在應(yīng)用上也不斷改進(jìn)，PLC技術(shù)的出現(xiàn)是電氣自動(dòng)化的偉大變革。PLC技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用，也被越來越多的企業(yè)所重視。本文對(duì)PLC控制器工作原理及在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

PLC；工業(yè)；電氣；自動(dòng)化

1 引言

近些年來，科學(xué)技術(shù)發(fā)展十分迅速，在工業(yè)自動(dòng)化中，PLC在數(shù)字運(yùn)算，人機(jī)接口對(duì)模擬量的處理等方面，發(fā)展和應(yīng)用都得到了很大程度的提高，逐漸的成為了我國當(dāng)前在工業(yè)自動(dòng)控制方面主流的控制機(jī)械設(shè)備，并且，在工業(yè)自動(dòng)化的各領(lǐng)域都起到了非常重要的作用。對(duì)PLC本身來說，它是一種數(shù)字電子運(yùn)算系統(tǒng)，是為了在工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用設(shè)計(jì)出來的，實(shí)現(xiàn)了車間和單機(jī)以及在工廠當(dāng)中的工業(yè)自動(dòng)化的控制，PLC抗干擾的能力非常強(qiáng)，另外，維修也非常的方便，開始受到了在工業(yè)自動(dòng)化方面的重視。

2 PLC簡(jiǎn)要概述

PLC實(shí)際上是一種通過數(shù)字運(yùn)算實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的裝置。PLC是一種電子高科技信息自動(dòng)控制系統(tǒng)，運(yùn)用了通信技術(shù)，計(jì)算機(jī)和全自動(dòng)的控制技術(shù)。PLC開發(fā)的目的是為了從局部自動(dòng)控制到整體完全自動(dòng)控制，從單臺(tái)機(jī)械設(shè)備的控制到整體控制，該裝置的編程十分簡(jiǎn)單，運(yùn)用也很靈活，其抗干擾的性能非常強(qiáng)。近些年來，PLC隨著我國軟件應(yīng)用開發(fā)技術(shù)不斷的進(jìn)步而變得越來越先進(jìn)越來越簡(jiǎn)明，其功能變的更家完善。當(dāng)前PLC已經(jīng)成為了我國工業(yè)控制當(dāng)中的主要的控制裝置，目前，主要用在了化工，機(jī)械制造，電力，鑄造，造紙等方面，成果十分顯著。

PLC技術(shù)出現(xiàn)以來，技術(shù)不斷進(jìn)行革新，該控制技術(shù)變的更加的成熟，新推出的PLC控制技術(shù)性價(jià)比高，功能更強(qiáng)。PLC所使用的技術(shù)包括了過程控制，位置控制，綜合網(wǎng)絡(luò)，順序控制以及管理技術(shù)和生產(chǎn)監(jiān)控等方面。新型PLC控制技術(shù)的功能有這幾個(gè)方面：①32高速計(jì)數(shù)功能，其計(jì)數(shù)的頻率達(dá)到了100kHz。②也有脈沖捕獲的功能和高速輸出的功能，以及中斷功能。

PLC主要是由CPU，電源，I/O電路，存儲(chǔ)器，接口電路構(gòu)成的。其中的電源包括了掉電保護(hù)電源，備用電源，系統(tǒng)電源等。而CPU具有數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的功能，可以協(xié)調(diào)系統(tǒng)工作。對(duì)接口電路來說，主要指的是外圍設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等等。對(duì)存儲(chǔ)器來說，主要指的是，存放系統(tǒng)當(dāng)中的用戶程序，監(jiān)控，邏輯變量和其它的信息。

3 PLC主要特點(diǎn)及其通信功能

3.1 PLC主要特點(diǎn)分析

①PLC通信協(xié)議統(tǒng)一。目前用于PLC的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是國際級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，這就為不同商家之間進(jìn)行產(chǎn)品信息的相互聯(lián)系提供方便，同時(shí)還促進(jìn)了用戶之間的聯(lián)系，增加了通信開放度；②將現(xiàn)場(chǎng)總線和作業(yè)相結(jié)合?，F(xiàn)場(chǎng)總線與PLC的緊密結(jié)合，主要原因就是很多現(xiàn)場(chǎng)總線的開發(fā)商跟PLC生產(chǎn)商是同一個(gè)，目前已經(jīng)進(jìn)入國際標(biāo)準(zhǔn)，在PLC中使用較多的現(xiàn)場(chǎng)總線主要是這些；③PLC通信程序設(shè)計(jì)趨于簡(jiǎn)單化。隨著技術(shù)的革新，PLC的自動(dòng)接收發(fā)送越來越簡(jiǎn)單，只需在使用時(shí)編寫計(jì)算機(jī)的一側(cè)程序即可。為了進(jìn)一步減少用戶使用時(shí)編寫計(jì)算機(jī)程序的工作量，許多生產(chǎn)商還專門設(shè)計(jì)了專用計(jì)算機(jī)以及用于PLC通信的接口軟件。值得一提的是WIN/STEP7-Micro編程軟件中的調(diào)制解調(diào)器，西門子推出的EM241Modem模塊可根據(jù)該向?qū)нM(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，向?qū)ё詣?dòng)為選擇的組態(tài)生成相應(yīng)的程序塊以及數(shù)據(jù)模塊。

3.2 通信功能

隨著科技的突飛猛進(jìn)，計(jì)算機(jī)行業(yè)不斷革新。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在眾多行業(yè)都帶來了自動(dòng)化革命，在工業(yè)自動(dòng)化控制中尤為突出。網(wǎng)絡(luò)信息媒介功能也因此逐漸受到了使用者的信賴和重視。PLC通信指的是PLC內(nèi)外設(shè)備之間的信息傳遞。PLC最顯著的功能就是與其他系統(tǒng)之間進(jìn)行重要數(shù)據(jù)的傳遞與共享，并進(jìn)行一定程度的信息處，這也是其最突出的特點(diǎn)。

就目前來看，這種PLC通信技術(shù)還會(huì)被不斷革新發(fā)展。三菱公司FX系列的PLC就是一個(gè)典型的例子，它采用的是ASCⅡ傳輸模式并有FX為其提供專用的通信協(xié)議，省去了用戶編程階段，只需在使用時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)置就可以自動(dòng)通信。FX系列的PLC主要通過接入開放式通信網(wǎng)絡(luò)，使用各種模塊如CC-Link系統(tǒng)主站模塊、接口模塊以及接口模塊等組成遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)絡(luò)完成自動(dòng)化通信任務(wù)。

4 PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

4.1 開關(guān)量控制

現(xiàn)行的開關(guān)量控制是一種繼電器控制的替代品，全自動(dòng)的PLC開關(guān)量控制主要是對(duì)控制性能的可靠性方面進(jìn)行了改進(jìn)，采用了繼電器操作法對(duì)系統(tǒng)工作進(jìn)行操控，設(shè)計(jì)模式控制器是順序控制器，工作時(shí)將順序控制器的控制梯形圖繪出并進(jìn)行全局仿真監(jiān)測(cè)以確保設(shè)計(jì)圖樣規(guī)范合理。

4.2 模擬量的控制

按照控制對(duì)象的特點(diǎn)，PLC把控制對(duì)象的特征作為模板，合理的組裝功能的模塊，使進(jìn)行組裝之后的系統(tǒng)功能更加完美，可以實(shí)現(xiàn)靈活控制的活動(dòng)。組成的模塊主要有：位置控制的模塊，主機(jī)模塊，模擬量的控制模塊以及高速計(jì)數(shù)模塊等。模擬量的控制模塊大大的提高了控制系統(tǒng)的精確系數(shù)，嚴(yán)格控制熱處理的一系列過程，還極大的方便了熱處理過程中的過程控制設(shè)計(jì)以及維護(hù)工作，這種功能突破了以往的儀表控制系統(tǒng)很難維護(hù)的局面，是一種科技進(jìn)步的體現(xiàn)。

4.3 位置層次控制

總的來說在工業(yè)自動(dòng)化控制中，位置控制一直都占有重要地位。該控制在生產(chǎn)中通常比較普遍，包含面也較寬，例如機(jī)床刀具中使用的串刀補(bǔ)償控制、搬運(yùn)定位控制等，都是重要的位置控制措施。

4.4 系統(tǒng)內(nèi)部的集中控制

系統(tǒng)故障檢測(cè)和顯示工作以及控制系統(tǒng)不僅說明了PLC可以實(shí)現(xiàn)智能控制，還說明了PLC還能進(jìn)行屬于系統(tǒng)本身的控制。

5 PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制應(yīng)用中存在的問題

目前計(jì)算機(jī)軟硬件體系封閉是PLC最大的不足之處，另外還有一些問題如專用總線以及通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、各公司的結(jié)構(gòu)矛盾等。PLC畢竟是一種新型系統(tǒng)設(shè)備，盡管國家在1992年已經(jīng)頒布了《可編程序控制器的編程軟件標(biāo)準(zhǔn)》，但整體來看PLC在我國的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下并不占優(yōu)勢(shì)。

①溫度限制。PLC的正常工作溫度是低于55℃，這就要求在安裝設(shè)備時(shí)首先要考慮散熱問題，要盡量遠(yuǎn)離熱源以及發(fā)熱大的設(shè)備裝置。一旦周圍溫度高于額定溫度就要啟動(dòng)制冷設(shè)備以降低工作溫度，確保PLC正常工作；②對(duì)環(huán)境中濕度的限制。為確保PLC元件能夠穩(wěn)定工作，緊要工作是做好環(huán)境水含量系數(shù)控制即濕度控制，環(huán)境濕度是影響元件絕緣性的直接因素。

6 PLC的發(fā)展趨勢(shì)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，需要借助檢測(cè)儀器和設(shè)備來動(dòng)態(tài)控制產(chǎn)品的參數(shù)，需要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程長(zhǎng)期的自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整與監(jiān)控，PLC幫助提供了自動(dòng)化控制各項(xiàng)要求，所以，PLC技術(shù)一定會(huì)成為工業(yè)領(lǐng)域中，自動(dòng)控制發(fā)展的趨勢(shì)。目前工業(yè)生產(chǎn)在提倡精細(xì)個(gè)性，提質(zhì)降耗，網(wǎng)絡(luò)智能，PLC一定會(huì)向著數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化的方向不斷發(fā)展。實(shí)現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)方面自動(dòng)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在線質(zhì)量的檢測(cè)，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理管理，自我的故障診斷等技術(shù)不斷發(fā)展。隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的分工越來越細(xì)致，PLC技術(shù)會(huì)成為在過程控制方面的常用品，同時(shí)PLC還有可能使用通訊系統(tǒng)把控制功能成為閉環(huán)的過程控制，還將會(huì)慢慢的替換嵌入式的控制器。

7 結(jié)束語

綜上所述，PLC可編程邏輯控制器的優(yōu)勢(shì)十分顯著，工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，非常的廣泛，通過開關(guān)質(zhì)量的控制，閉環(huán)控制，以及順序控制等一些實(shí)際的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了工業(yè)自動(dòng)化的改善和優(yōu)化，有效的提高了我國工業(yè)在自動(dòng)化控制方面的技術(shù)水平，從而可以適應(yīng)各種生產(chǎn)過程自動(dòng)化的要求，給提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量奠定可靠的基礎(chǔ)保障。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，及工業(yè)生產(chǎn)改革進(jìn)一步深化的需求，PLC控制系統(tǒng)也會(huì)不斷更新與改進(jìn)，在工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展的控制方面發(fā)揮更加重要的作用。

[1]李世發(fā).PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].信息通信，2013（04）.

[2]邴波，湯啟光.簡(jiǎn)述PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問題[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2012（01）.

[3]劉 璐，王 晨.關(guān)于PLC應(yīng)用及特點(diǎn)的論述[J].信息與電腦（理論版），2013（01）.

TP273

A

1004-7344（2016）06-0269-02

2016-2-10

李芳（1985-），男，助理工程師，碩士，畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)，控制理論與控制工程專業(yè)。

吳志恒（1973-），男，助理工程師，畢業(yè)于中共中央黨校。