PLC在工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用

孫偉峰+李文龍

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，逐步涌現(xiàn)出一批便于人們使用的控制系統(tǒng)。其中，PLC作為專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分。PLC的應(yīng)用，有效的提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和水平，本文主要分析PLC的概念及特征，闡述PLC在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中的作用，并討論P(yáng)LC的通信功能與發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)化；通信

1 PLC的概念及特征

可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?/p>

PLC具有如下特點(diǎn)，編程方法簡單易學(xué)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，通用性強(qiáng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少，維修工作量小，維修方便，體積小，能耗低。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。

PLC一般具有以下功能：一是32位高速計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)頻率可達(dá)100 kHz，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)制值時(shí)，可以通過中斷來改變PLC的輸出，使計(jì)數(shù)頻率受到限制。二是高速輸出功能，有脈沖列輸出和脈寬調(diào)制的高速輸出功能。三是脈沖捕獲功能，可以捕獲、輸入脈沖。

2 PLC在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中的作用

PLC在工業(yè)自動(dòng)化中起著舉足輕重的作用，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng) 用于機(jī)械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、交通等行業(yè)。經(jīng)驗(yàn)表明，80%以上的工業(yè)控制可以使用PLC來完成。主要有以下幾個(gè)方面：

1.模擬量控制

根據(jù)控制對象特征，PLC通過組合功能模塊組裝能成功地控制系統(tǒng)，來靈活實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。PLC有主機(jī)模塊、I/0模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、位控制模塊、模擬量控制模塊、通信模塊等。PLC的模擬量控制能大大地提高過程控制系統(tǒng)的精度，它可以對熱處理的升溫、降溫、保溫等過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，給熱處理過程的控制設(shè)計(jì)和維護(hù)帶來了極大的方便，這是以往的儀表控制系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)的。

2.開關(guān)量控制

PLC的開關(guān)量控制能夠提升控制的可靠性，它是基于中問繼電器控制系統(tǒng)的動(dòng)作，進(jìn)而通過順序控制器的公式而設(shè)計(jì)出來的。另外，在其設(shè)計(jì)上具有規(guī)范性與科學(xué)性。

3.位置控制

位置控制作為工業(yè)自動(dòng)化控制中的重點(diǎn)，PLC可通過控制步進(jìn)電機(jī)，給步進(jìn)電機(jī)繞組發(fā)出脈沖，并且能精確地確定步進(jìn)電機(jī)位移，以此來達(dá)到位置控制的目的。

3 PLC的通信功能與發(fā)展趨勢

1.PLC的通信功能

伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC通信變得日趨廣泛。PLC通信主要分為PLC之間的通信和PLC與其他智能設(shè)備之間的通信。PLC的通信可傳遞那些重要的數(shù)據(jù)，可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等；大中型可編程邏輯控制器通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。

可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。

2.PLC的發(fā)展趨勢

隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，PLC技術(shù)及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷改進(jìn)，功能日益強(qiáng)大，性價(jià)比越來越高。

（1）一方面，大力發(fā)展速度更快、性價(jià)比更高的小型和超小型PLC。以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技術(shù)完善的大型PLC方向發(fā)展。隨著復(fù)雜系統(tǒng)控制的要求越來越高和微處理器與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對PLC的信息處理速度要求也越來越高，要求用戶存儲(chǔ)器容量也越來越大。

（2）為滿足工業(yè)自動(dòng)化各種控制系統(tǒng)的需要，近年來，PLC廠家先后開發(fā)了不少新件和模塊，如智能I/O模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測PLC外部故障的專用智能模塊等，這些模塊的開發(fā)和應(yīng)用不僅增強(qiáng)了功能，擴(kuò)展了PLC的應(yīng)用范圍，還提高了系統(tǒng)的可靠性。

（3）PLC網(wǎng)絡(luò)控制是當(dāng)前控制系統(tǒng)和PLC技術(shù)發(fā)展的潮流。PLC與PLC之間的聯(lián)網(wǎng)通信、PLC與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通信已得到廣泛應(yīng)用。目前，PLC制造商都在發(fā)展自己專用的通信模塊和通信軟件以加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)能力。各PLC制造商之間也在協(xié)商指定通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC已成為集散控制系統(tǒng)（DCS）不可缺少的組成部分。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過本文，充分了解了PLC在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中的作用及PLC的通信功能、發(fā)展趨勢。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC控制技術(shù)的發(fā)展速度也會(huì)隨之加快。PLC作為工業(yè)自動(dòng)化中重要的組成部分，對于未來的工業(yè)生產(chǎn)具有重要作用，它一定會(huì)使我國的工業(yè)生產(chǎn)迅猛發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

1.廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社

2.羅勇.PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2012，（11）：102-103

3.劉明.PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用.江蘇科技信息，2014，（11）：40-41

作者簡介

李文龍（1995-），男，漢族，鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)2014級(jí)學(xué)生，研究方向：測控技術(shù)與智能系統(tǒng)。

孫偉峰（1995-），男，漢族，鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)2014級(jí)學(xué)生，研究方向：儀器儀表，自動(dòng)化控制。

孫偉峰 李文龍

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，逐步涌現(xiàn)出一批便于人們使用的控制系統(tǒng)。其中，PLC作為專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分。PLC的應(yīng)用，有效的提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和水平，本文主要分析PLC的概念及特征，闡述PLC在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中的作用，并討論P(yáng)LC的通信功能與發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)化；通信

1 PLC的概念及特征

可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?/p>

PLC具有如下特點(diǎn)，編程方法簡單易學(xué)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，通用性強(qiáng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少，維修工作量小，維修方便，體積小，能耗低。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。

PLC一般具有以下功能：一是32位高速計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)頻率可達(dá)100 kHz，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)制值時(shí)，可以通過中斷來改變PLC的輸出，使計(jì)數(shù)頻率受到限制。二是高速輸出功能，有脈沖列輸出和脈寬調(diào)制的高速輸出功能。三是脈沖捕獲功能，可以捕獲、輸入脈沖。

PLC的基本結(jié)構(gòu)：

2 PLC在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中的作用

PLC在工業(yè)自動(dòng)化中起著舉足輕重的作用，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng) 用于機(jī)械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、交通等行業(yè)。經(jīng)驗(yàn)表明，80%以上的工業(yè)控制可以使用PLC來完成。主要有以下幾個(gè)方面：

1.模擬量控制

根據(jù)控制對象特征，PLC通過組合功能模塊組裝能成功地控制系統(tǒng)，來靈活實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。PLC有主機(jī)模塊、I/0模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、位控制模塊、模擬量控制模塊、通信模塊等。PLC的模擬量控制能大大地提高過程控制系統(tǒng)的精度，它可以對熱處理的升溫、降溫、保溫等過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，給熱處理過程的控制設(shè)計(jì)和維護(hù)帶來了極大的方便，這是以往的儀表控制系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)的。

2.開關(guān)量控制

PLC的開關(guān)量控制能夠提升控制的可靠性，它是基于中問繼電器控制系統(tǒng)的動(dòng)作，進(jìn)而通過順序控制器的公式而設(shè)計(jì)出來的。另外，在其設(shè)計(jì)上具有規(guī)范性與科學(xué)性。

3.位置控制

位置控制作為工業(yè)自動(dòng)化控制中的重點(diǎn)，PLC可通過控制步進(jìn)電機(jī)，給步進(jìn)電機(jī)繞組發(fā)出脈沖，并且能精確地確定步進(jìn)電機(jī)位移，以此來達(dá)到位置控制的目的。

3 PLC的通信功能與發(fā)展趨勢

1.PLC的通信功能

伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC通信變得日趨廣泛。PLC通信主要分為PLC之間的通信和PLC與其他智能設(shè)備之間的通信。PLC的通信可傳遞那些重要的數(shù)據(jù)，可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等；大中型可編程邏輯控制器通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。

可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。

2.PLC的發(fā)展趨勢

隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，PLC技術(shù)及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷改進(jìn)，功能日益強(qiáng)大，性價(jià)比越來越高。

（1）一方面，大力發(fā)展速度更快、性價(jià)比更高的小型和超小型PLC。以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技術(shù)完善的大型PLC方向發(fā)展。隨著復(fù)雜系統(tǒng)控制的要求越來越高和微處理器與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對PLC的信息處理速度要求也越來越高，要求用戶存儲(chǔ)器容量也越來越大。

（2）為滿足工業(yè)自動(dòng)化各種控制系統(tǒng)的需要，近年來，PLC廠家先后開發(fā)了不少新件和模塊，如智能I/O模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測PLC外部故障的專用智能模塊等，這些模塊的開發(fā)和應(yīng)用不僅增強(qiáng)了功能，擴(kuò)展了PLC的應(yīng)用范圍，還提高了系統(tǒng)的可靠性。

（3）PLC網(wǎng)絡(luò)控制是當(dāng)前控制系統(tǒng)和PLC技術(shù)發(fā)展的潮流。PLC與PLC之間的聯(lián)網(wǎng)通信、PLC與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通信已得到廣泛應(yīng)用。目前，PLC制造商都在發(fā)展自己專用的通信模塊和通信軟件以加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)能力。各PLC制造商之間也在協(xié)商指定通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC已成為集散控制系統(tǒng)（DCS）不可缺少的組成部分。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過本文，充分了解了PLC在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中的作用及PLC的通信功能、發(fā)展趨勢。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC控制技術(shù)的發(fā)展速度也會(huì)隨之加快。PLC作為工業(yè)自動(dòng)化中重要的組成部分，對于未來的工業(yè)生產(chǎn)具有重要作用，它一定會(huì)使我國的工業(yè)生產(chǎn)迅猛發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

1.廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社

2.羅勇.PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2012，（11）：102-103

3.劉明.PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用.江蘇科技信息，2014，（11）：40-41

作者簡介

李文龍（1995-），男，漢族，鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)2014級(jí)學(xué)生，研究方向：測控技術(shù)與智能系統(tǒng)。

孫偉峰（1995-），男，漢族，鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)2014級(jí)學(xué)生，研究方向：儀器儀表，自動(dòng)化控制。