工業(yè)應(yīng)用PLC可編程控制器的原理和應(yīng)用

詹光亮

PLC可編程控制器本身所帶有的功能性較強、可靠性較高，且具有編程簡單、使用便捷等特點。在工業(yè)生產(chǎn)中可依據(jù)相關(guān)流程和要求，對工業(yè)生產(chǎn)中可對生產(chǎn)順序以及模擬量開展自動化控制，因而在現(xiàn)今的工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，且成效顯著。如將可編程控制器聯(lián)合通訊接口以及計算機聯(lián)網(wǎng)，就可組成一種新的高壓煤漿泵控制系統(tǒng)，可利用該系統(tǒng)對高壓煤漿泵進行管理與控制。本文主要分析了工業(yè)應(yīng)用中PLC可編程控制器原理的實際作用，以期今后PLC可編程控制器獲得更好應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)應(yīng)用 PLC可編程控制器 原理

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迅速化，促使PLC可編程控制器也得到了廣泛應(yīng)用。這種控制器屬于新型的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，是針對工業(yè)環(huán)境應(yīng)用設(shè)計的。PLC利用的是一種可編程儲存器，主要是存儲內(nèi)部程序，并執(zhí)行邏輯運算、定時、順序控制以及計數(shù)方面的操作和口令。該種控制器還可利用數(shù)字或模擬輸入輸出的方式控制機械以及其他生產(chǎn)過程，在工業(yè)應(yīng)用中也起到了顯著的效果。

1 PLC可編程控制器組成分析

1.1 軟件系統(tǒng)

PLC的軟件程序主要有系統(tǒng)程序與用戶程序兩部分，其系統(tǒng)程序是PLC得以有效運行的基礎(chǔ)條件，并在其中運用匯編語言將其編寫而成。當PLC出廠時，就已經(jīng)在ROM系統(tǒng)程序的儲存器中固定，在運行的時候不需要用戶再做干預(yù)。PLC編程程序主要是以編程元件繼電器替代原有的實際元件繼電器，利用軟件編程邏輯代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬件布線邏輯，通過這種形式，使得控制器具有的控制功能得以實現(xiàn)。PLC的編程語言主要是針對被控對象進行的，也可以直接面對操作者，對于那些對繼電接觸器控制電路的技術(shù)人員來說，這種編程語言是較容易掌握的。

1.2 硬件系統(tǒng)

PLC的核心在于中央處理器，即CPU，是PLC得以控制以及運算的核心。中央處理器包括運算器以及控制器，其功能是處理以及控制相關(guān)信息，并對控制器的整個運行進行協(xié)調(diào)。運算器以及控制器本身所具有的性能，對于PLC技術(shù)的性能將會產(chǎn)生直接影響。若二者的性能指標越高，則CPU的位數(shù)越長，中央處理器的運算速度也就得到了顯著提升。PLC控制器的內(nèi)存即存儲器，其功能是對可控制器中的各項系統(tǒng)以及用戶程序、邏輯變量、工作數(shù)據(jù)等進行存儲。對系統(tǒng)軟件進行存儲的存儲器即系統(tǒng)程序存儲器，而系統(tǒng)程序本身也就實現(xiàn)了對可編程序控制器中各種功能的有效控制。另外，其可由控制器生產(chǎn)廠家開展相應(yīng)的編寫。PLC與現(xiàn)場Ⅰ/O裝置或其他外部設(shè)備之間進行有效連接主要依靠的是接口模塊的輸入輸出模塊。PLC可利用接口中的輸入模塊將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的各種控制信號直接填入到主機中，并經(jīng)過用戶程序的運算以及操作，使得結(jié)果得以在輸出模塊中形成。輸出模塊則是將中央處理器發(fā)出的弱電控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)現(xiàn)場發(fā)出的強電信號，進而使得電磁閥被推動，并促使接觸器、電機等得到有效運行。

2 PLC可編程控制器的工作原理

從本質(zhì)上來說，PLC也屬于計算機控制系統(tǒng)的一種。但其中具備的工業(yè)過程連接口相較于普通的計算機來說，性能更強，且編程語言也和工業(yè)控制的相關(guān)需求更加符合。PLC運用循環(huán)工作以及順序掃描的相關(guān)方式，在系統(tǒng)軟件所做的控制動作下，在規(guī)定時間中可重復(fù)開展工作，且每次掃描時，都會經(jīng)過輸入信號、輸出刷新以及程序執(zhí)行等幾個步驟。在輸入采樣時，PLC內(nèi)部的CPU會對輸入端開展相應(yīng)掃描，并對現(xiàn)場開關(guān)的溫度、狀態(tài)以及速度、壓力等信號產(chǎn)生的數(shù)據(jù)輸入到狀態(tài)寄存器中。其次，執(zhí)行程序時，CPU會根據(jù)用戶程序下達的順序?qū)χ噶顖?zhí)行，需要執(zhí)行的條件可從輸入狀態(tài)寄存器以及系統(tǒng)中的編程元件中直接被CPU可讀，且依據(jù)程序編排對輸入得到的數(shù)據(jù)開展邏輯運算以及算術(shù)運算，并將運算得到的結(jié)果輸出。再次，刷新輸出。當程序接到指令后，CPU會將輸出狀態(tài)寄存器中存在的運算結(jié)果輸出到鎖存器中，并利用相應(yīng)的輸出方式進行輸出，從而使得外部各種執(zhí)行機構(gòu)得以有效工作。當上面階段全部完成后，再利用PLC系統(tǒng)自動控制的過程，就形成一個掃描周期，PLC可控制器系統(tǒng)運行就是一個不斷重復(fù)的過程。并事先對掃描周期進行估算，對型號不同的PLC，則需要查看使用說明書，找到其中自檢過程，并明確輸入采樣以及輸出刷新所花費的時間。在正常情況下，輸入采樣與輸出刷新之間所需要的時間為1m/s、2m/s，因此可控制器所需要的掃描時間取決于用戶程序的長短，且與控制對象工藝所具有的復(fù)雜性以及CPU運算速度也有一定關(guān)系。

3 PLC可編程控制器在工業(yè)中的應(yīng)用

就控制器的結(jié)構(gòu)以及功能來說，PLC屬于全新且通用的電器控制器，是將計算機作為系統(tǒng)內(nèi)核的控制器。這種設(shè)置與普通的計算機設(shè)置相同，且PLC可編程控制器需要根據(jù)程序?qū)Υ鎯ζ髦械母鞣N數(shù)據(jù)進行有效處理。在進行工業(yè)控制中，這種數(shù)據(jù)都是通過輸入口將數(shù)據(jù)輸入的，一部分是來源于數(shù)字量，另一部分是源于模擬量，都是在系統(tǒng)內(nèi)部的傳感器以及主令電器中存在。之后再利用輸出口將主機之外的其他設(shè)備進行輸送，進而對其外部設(shè)備進行控制。輸出流量也可成為工業(yè)控制中的模擬量以及數(shù)字量。PLC可編程控制器是利用相關(guān)應(yīng)用程序?qū)I(yè)現(xiàn)場中出現(xiàn)的各種事件進行處理以及控制，因而要想機器可以完成相關(guān)任務(wù)，需要讓控制器依據(jù)程序完成指令任務(wù)。

4 結(jié)語

現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)得到快速發(fā)展，PLC可編程控制器在工業(yè)控制中也得到了廣泛運用。利用該項技術(shù)可對工業(yè)生產(chǎn)中的海量數(shù)據(jù)以及過程進行科學(xué)監(jiān)控，控制性能較強，且具有較高的經(jīng)濟性、人界交互界面健全等優(yōu)點，在現(xiàn)代工業(yè)中起到很大的作用。

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作者單位

成都理工大學(xué) 四川省成都市 611059