PLC在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用及發(fā)展

吉冰偉

摘 要：PLC控制技術(shù)具有可靠性高、適應(yīng)性好、通信能力強(qiáng)等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，極大的提高了我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)水平。本文對(duì)PLC控制器的工作原理、應(yīng)用狀況及其注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析，最后對(duì)該技術(shù)的發(fā)展前景做了簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：PLC；工業(yè)；自動(dòng)化；控制；前景

中圖分類號(hào)： TH86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）17-131-2

0 引言

可編程控制器（PLC）應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)，但卻得到了很大發(fā)展，各方面的性能不斷完善，已經(jīng)由初期的替代繼電器控制系統(tǒng)逐漸發(fā)展至工程技術(shù)界的多個(gè)領(lǐng)域。工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)水平的提升，同樣離不開PLC控制技術(shù)的應(yīng)用。筆者結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)PLC控制原理、在工業(yè)中的應(yīng)用狀況以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討，希望能對(duì)相關(guān)人員提供一定參考。

1 PLC控制技術(shù)概述

1.1 PLC控制技術(shù)簡(jiǎn)介

PLC控制技術(shù)是在自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門綜合性技術(shù)，該技術(shù)具有可靠性高、適應(yīng)性好、通信能力強(qiáng)以及功能擴(kuò)充性高等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛應(yīng)用。PLC最早應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，極大的提高了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的自動(dòng)化水平和控制水平，提高了工業(yè)生產(chǎn)的可靠性，有效的促進(jìn)了工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。隨著工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝逐漸復(fù)雜，需要控制的對(duì)象難度發(fā)生了很大改變，工作環(huán)境和工作時(shí)長(zhǎng)也有了新的變化，這就對(duì)PLC控制技術(shù)提出了新的要求。

1.2 PLC控制技術(shù)原理分析

PLC控制技術(shù)的應(yīng)用需要經(jīng)過(guò)輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和執(zhí)行后的輸出階段，三部分相互配合，才能完成一個(gè)完整的周期任務(wù)。

1.2.1 輸入采樣階段

PLC控制技術(shù)應(yīng)用的第一個(gè)階段是采樣階段，掃描設(shè)備按照一定順序讀入所有輸入狀態(tài)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將讀入的狀態(tài)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到PLC映象區(qū)的控制單元，完成輸入后直接進(jìn)入到用戶程序的執(zhí)行階段，同時(shí)刷新數(shù)據(jù)，確保輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.2.2 用戶程序執(zhí)行階段

PLC控制器在執(zhí)行階段會(huì)對(duì)用戶程序進(jìn)行完整掃描，確保輸入程序已經(jīng)被讀入。掃描過(guò)程中會(huì)按照既定的順序和路線進(jìn)行程序運(yùn)算，一般由左至右依次進(jìn)行，然后根據(jù)相應(yīng)的邏輯運(yùn)算得出與存儲(chǔ)狀態(tài)和數(shù)據(jù)相符合的結(jié)果，確定命令得到準(zhǔn)確執(zhí)行。

1.2.3 輸出階段

PLC完成采樣和執(zhí)行階段后，進(jìn)入輸出階段。輸出前，需要對(duì)存儲(chǔ)狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新，然后控制電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外圍設(shè)備，使其執(zhí)行具體的操作，輸出完成。

2 PLC控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用

2.1 PLC控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

PLC控制技術(shù)具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，因此在工業(yè)自動(dòng)化中得到廣泛應(yīng)用，主要表現(xiàn)在：

2.1.1 對(duì)開關(guān)數(shù)量的邏輯控制

開關(guān)數(shù)量的邏輯控制是工業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)鍵，PLC技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)順序控制，還能實(shí)現(xiàn)邏輯控制；在數(shù)量方面，PLC既可實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)的一對(duì)一控制，也可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的控制，以滿足較高的生產(chǎn)需求。開關(guān)的自動(dòng)化控制是工業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，比如組合機(jī)床、注塑機(jī)、定數(shù)的玻璃等都應(yīng)用了PLC控制技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用豐富了機(jī)器設(shè)備的功能，滿足了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。

2.1.2 對(duì)工業(yè)過(guò)程的控制

現(xiàn)代工業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為工業(yè)企業(yè)提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，PLC應(yīng)用過(guò)程中不僅可適合離散過(guò)程的控制，還能對(duì)連續(xù)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化控制，這對(duì)企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)行十分有利。伴隨著PLC技術(shù)應(yīng)用范圍的推廣，該技術(shù)的功能也逐漸強(qiáng)大，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程也發(fā)生了根本性的變革。

2.1.3 對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制

PLC控制技術(shù)在不斷應(yīng)用的同時(shí)，其性能研究也在不斷進(jìn)行。PLC技術(shù)不僅能對(duì)直線運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)化控制，還能對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。除此之外，電梯、機(jī)器人、各類運(yùn)動(dòng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)也能利用PLC控制技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確控制，這也是PLC控制技術(shù)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

2.1.4 對(duì)數(shù)據(jù)處理的控制

PLC控制技術(shù)在數(shù)據(jù)處理方面同樣具有優(yōu)勢(shì)，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送、運(yùn)算、排序、轉(zhuǎn)換、位操作、查表等多種操作，而且能根據(jù)實(shí)際情況，靈活完成數(shù)據(jù)采集、分析及相關(guān)的處理任務(wù)，并將處理結(jié)果與所存儲(chǔ)的參考值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)數(shù)據(jù)的差別完成控制操作；還能將處理結(jié)果傳送至其他智能設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。PLC控制技術(shù)的數(shù)據(jù)處理功能可用在無(wú)人控制的柔性制造生產(chǎn)線的大型控制系統(tǒng)中，或者冶金、造紙、食品工業(yè)等其他大型控制系統(tǒng)中。

2.2 PLC應(yīng)用注意事項(xiàng)

2.2.1 溫度對(duì)PLC的影響

PLC控制器在運(yùn)行過(guò)程中受溫度影響較大，因此，應(yīng)做好溫度的控制工作，使其維持在0-55℃范圍內(nèi)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。根據(jù)以上要求，在安裝PLC控制器時(shí)，要選擇合適的位置，若安裝位置處于溫度較高處，應(yīng)在周圍地區(qū)安裝散熱裝置；若安裝位置處于溫度較低處，則應(yīng)做好保暖措施。只有PLC控制器處于正常范圍內(nèi)，其性能才能正常發(fā)揮，否則將對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生影響，給企業(yè)造成巨大損失。

2.2.2 濕度對(duì)PLC的影響

PLC屬于電子器件，因此也受到濕度因素的影響。工業(yè)生產(chǎn)中，個(gè)別生產(chǎn)線環(huán)境較為特殊，空氣中的相對(duì)濕度偏高，而且無(wú)法采取有效措施減少空氣相對(duì)濕度，這種情況下，PLC控制器的運(yùn)行就受到很大威脅。試驗(yàn)表明，空氣中相對(duì)濕度85%以下才能確保PLC控制器穩(wěn)定運(yùn)行；另外，在做好濕度控制的同時(shí)，還應(yīng)確定空氣中有沒有凝露現(xiàn)象，以免水分過(guò)多降低PLC的絕緣性。

2.2.3 電源對(duì)PLC的影響

PLC的運(yùn)轉(zhuǎn)離不開電源提供動(dòng)力支持，試驗(yàn)表明，PLC運(yùn)行需要50HZ，220V的交流電源，電源持續(xù)穩(wěn)定供電，是PLC控制器穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。PLC本身具有電源線的抗干擾能力，對(duì)要求較高的工業(yè)生產(chǎn)而言，可以通過(guò)安裝屏蔽層的措施，避免電源線的干擾。若PLC控制器輸入端、輸出端的電壓不同，也可采取直流穩(wěn)壓電源，以確?？刂破髂軌颢@得穩(wěn)定的能源動(dòng)力。

2.2.4 振動(dòng)對(duì)PLC的影響

PLC控制器在工作過(guò)程中，不可避免的會(huì)遇到振動(dòng)問(wèn)題，振動(dòng)達(dá)到一定程度可能會(huì)損害PLC的控制性能，為此，應(yīng)將PLC控制器安裝在原理振動(dòng)源的地方，避免與振動(dòng)源接觸；若無(wú)法避開振動(dòng)源，可采取措施降低振動(dòng)對(duì)控制器的損害，如減震膠就是一種較為常用的保護(hù)措施。

3 PLC控制技術(shù)發(fā)展前景

隨著控制系統(tǒng)復(fù)雜性和精確性的提高，PLC控制技術(shù)也將做出相應(yīng)提高，并向著多樣化和智能化方向發(fā)展；同時(shí)PLC在運(yùn)算能力方面也會(huì)不斷改進(jìn)，以滿足現(xiàn)代控制系統(tǒng)的高速、高容量要求；PLC控制器性能不斷發(fā)展的同時(shí)，其技術(shù)也越來(lái)越成熟，成本將逐漸降低；最后，PLC還會(huì)朝著設(shè)計(jì)人性化、產(chǎn)品多樣化、功能智能化多個(gè)層面綜合化發(fā)展，以滿足市場(chǎng)的不同需求。

參 考 文 獻(xiàn)

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