PLC技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用

梅明敏

（荊楚理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，湖北 荊門 448000）

0 引 言

在信息化時代背景下，PLC技術(shù)依靠信息計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)自動化中的集中控制、模擬控制、位置控制和基本開關(guān)量控制等方面起到了重要作用，為工業(yè)自動化生產(chǎn)的發(fā)展做出了杰出貢獻(xiàn)。但是，在PLC發(fā)展過程中也顯露了一些技術(shù)或者管理上的問題需要進(jìn)一步研究，以貼合工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，更好的為工業(yè)自動化服務(wù)。

1 PLC技術(shù)概述

PLC技術(shù)的全稱是可編程控制器，是在自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等高新技術(shù)。由于PLC技術(shù)具有較高的可靠性、變成簡單、設(shè)備體積小、抗干擾能力較強(qiáng)、設(shè)備組裝方式較為靈活等特點(diǎn)，在工業(yè)自動化中被廣泛運(yùn)用，已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中的主要控制系統(tǒng)。

PLC技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)就像是一臺計(jì)算機(jī)，是由電源、通信模塊、功能模塊、中央處理器、儲存器以及輸入輸出端等幾大模塊構(gòu)成。由這幾大模塊來分布或同步執(zhí)行以下部分內(nèi)容：輸入采樣部分、用戶程序執(zhí)行部分以及數(shù)據(jù)處理輸出部分[1]。

2 PLC技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 程序簡單，操作便捷

PLC技術(shù)借助計(jì)算機(jī)編程寫出一個統(tǒng)一的控制系統(tǒng)程序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化。使用者只需要輸入簡單的指令，即可進(jìn)行操作并且接收需要的相關(guān)信息。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，編程制作廠家可以根據(jù)生產(chǎn)需要隨時進(jìn)行程序的編輯修改工作，而且不需要大費(fèi)周章的拆除零部件再進(jìn)行組裝，大大簡化了操作流程。

2.2 功能強(qiáng)大，高性價比

PLC技術(shù)可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制成百上千的程序，具有較高的功能性，而且這種集中的控制系統(tǒng)方便控制，不需要很大的場地，性價比高且容易管理。在互聯(lián)網(wǎng)時代還可以在網(wǎng)上分片分區(qū)管理內(nèi)容的分散處置，用戶還可以根據(jù)自己的需要靈活組裝程序和相關(guān)零部件，組成其需要的不同功能系統(tǒng)[2]。

2.3 抗干擾強(qiáng)，可信度高

在以往的工業(yè)自動化控制中，很多都是使用繼電器控制的方法，繼電器控制受到電氣控制的影響比較大，容易在其控制部分的電力故障時失效，從而出現(xiàn)故障，耽誤工業(yè)生產(chǎn)。而PLC技術(shù)主要通過大量的軟件編程進(jìn)行各連接承轉(zhuǎn)部分的控制，需要的硬件比較少，不僅節(jié)省空間還可以降低硬件故障的發(fā)生概率，提高對抗外界干擾的能力，能夠有效保障工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

2.4 故障較少，維護(hù)方便

PLC技術(shù)主要是靠編程軟件進(jìn)行實(shí)時控制。因此，其自身的運(yùn)行狀況也可以通過編程軟件實(shí)現(xiàn)自我運(yùn)行監(jiān)測和功能顯示，運(yùn)轉(zhuǎn)期間發(fā)生的各類故障和問題都可以自行監(jiān)測并簡單處理，其余問題會第一時間上傳錯誤并由廠家進(jìn)行處理，從而保證其控制的時效性和連續(xù)性[3]。

3 PLC技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用

3.1 PLC技術(shù)中的開關(guān)量控制

PLC技術(shù)改變了傳統(tǒng)的繼電器控制線路網(wǎng)絡(luò)，減少了繼電器控制系統(tǒng)中各種繁雜的組成部分和線路系統(tǒng)。轉(zhuǎn)而采用軟件的方式，以“或”“與”“非”門等簡易而高效的邏輯方法來控制各操作系統(tǒng)之間的起承轉(zhuǎn)合。這種方式的控制系統(tǒng)既可以分散控制各種設(shè)備，還可以將不同設(shè)備集中到一臺設(shè)備上進(jìn)行控制處理，高效且便捷。

3.2 PLC技術(shù)中的模擬量控制

PLC技術(shù)運(yùn)用新的感受器控制裝置，對于在工業(yè)自動化生產(chǎn)中的各種影響因素和決定條件進(jìn)行模擬，能夠?qū)囟?、濕度、壓力、運(yùn)轉(zhuǎn)速度等內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行處理，并反饋到編程中去，可以對其生產(chǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)控，確保工業(yè)生產(chǎn)控制的精確性和可信度。

3.3 PLC技術(shù)中的位置控制

在工業(yè)生產(chǎn)中的機(jī)器設(shè)備需要根據(jù)不同生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行移形換位。因此，需要對每個機(jī)器的位置進(jìn)行精確定位，PLC技術(shù)根據(jù)其控制電機(jī)發(fā)射的脈沖信號對機(jī)器進(jìn)行相關(guān)定位發(fā)出指令，從而做到精準(zhǔn)的位置控制，以此適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)需求[4]。

3.4 PLC技術(shù)中的系統(tǒng)集中控制

PLC技術(shù)可以借助其自身控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，能夠及時發(fā)現(xiàn)自身系統(tǒng)的錯誤和故障并且進(jìn)行修復(fù)。在所有工業(yè)生產(chǎn)中所有的操作流程和步驟，都需要一定的準(zhǔn)備和反應(yīng)時間來指導(dǎo)其行動。在接受上游步驟傳遞的信號和反應(yīng)中，PLC技術(shù)因?yàn)槠浼锌刂频奶攸c(diǎn)，能夠在較短時間內(nèi)做出精準(zhǔn)的判斷并下達(dá)指令。由于有完備良好的邏輯程序，使得指令下達(dá)既高效又準(zhǔn)確，因此，能夠確保生產(chǎn)程序的運(yùn)用連貫性和準(zhǔn)確無誤性，降低生產(chǎn)的時間浪費(fèi)和產(chǎn)生錯誤的概率。

3.5 PLC技術(shù)中的遠(yuǎn)程控制

由于PLC技術(shù)借助了信息化和網(wǎng)絡(luò)化的技術(shù)手段，因此可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制效果。運(yùn)用聯(lián)網(wǎng)通信的功能實(shí)現(xiàn)設(shè)備和流程監(jiān)控，還可以通過定時器控制的方法，對設(shè)備軟件進(jìn)行日常監(jiān)測和維護(hù)工作，既高效又簡便。此外，可以記錄維護(hù)和處理過程的信息，幫助研發(fā)人員提取數(shù)據(jù)進(jìn)行程序的升級，制作出更先進(jìn)有效的程序。

3.6 PLC技術(shù)中的順序控制

工業(yè)生產(chǎn)是流水化作業(yè)的，PLC技術(shù)不僅可以對單個施工操作部分進(jìn)行控制，還可以針對整個流水線進(jìn)行整體的調(diào)控。PLC技術(shù)的電氣自動化設(shè)備可以對所有流程信息進(jìn)行調(diào)控。主站臺和遠(yuǎn)程基層站臺之間的連接控制，可以通過信息編程和相應(yīng)電纜進(jìn)行聯(lián)通，操作人員可以在主機(jī)站通過通信模塊來控制設(shè)備，從而保證生產(chǎn)流水線的平穩(wěn)高效運(yùn)行。

4 PLC技術(shù)在工業(yè)自動化應(yīng)用中需要關(guān)注的問題

PLC在其發(fā)展應(yīng)用過程中取得了相當(dāng)?shù)目刂菩Ч?，但是，同時還應(yīng)該關(guān)注到實(shí)際應(yīng)用過程中的潛在問題和現(xiàn)實(shí)問題。由于PLC技術(shù)相對封閉性，各個生產(chǎn)廠家所使用的專業(yè)設(shè)備和模塊不盡相同，各種相關(guān)行業(yè)內(nèi)規(guī)范尚未統(tǒng)一。因此，很容易出現(xiàn)內(nèi)部設(shè)備不兼容的問題，此外，有關(guān)于軟件編程的規(guī)范也沒有統(tǒng)一定論，這些問題的存在，制約了PLC的良性長遠(yuǎn)發(fā)展。

4.1 溫度控制

PLC技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，是由計(jì)算機(jī)相關(guān)的零部件結(jié)構(gòu)組成。在使用過程中要注意處理器的核心溫度問題，過高的溫度會影響其使用效率和使用壽命，對生產(chǎn)設(shè)備和流水線的控制更是無從談起。因此，需要研發(fā)更好的散熱和隔熱系統(tǒng)，保證PLC技術(shù)設(shè)備的工作溫度處在合理范圍內(nèi)。

4.2 濕度控制

PLC元件在其使用過程中對周邊環(huán)境的濕度有一定要求。由于PLC需要具有很強(qiáng)的抗干擾能力，因此，其元件需要具有非常好的絕緣性，所處環(huán)境水汽含量需要設(shè)定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，一般需要將其控制在85%以下，保證能夠符合PLC元件要求工作環(huán)境的條件[5]。

4.3 空氣環(huán)境

在工業(yè)自動化生產(chǎn)活動中，有很多工業(yè)原料會揮發(fā)各種各樣的工業(yè)氣體。其中，易燃易爆性質(zhì)且腐蝕性較高的氣體，對PLC元件的損耗有巨大影響，這種損耗會對PLC對工業(yè)自動化控制產(chǎn)生負(fù)面影響，影響工業(yè)生產(chǎn)。因此，應(yīng)該將PLC相關(guān)的重要元件和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行有效隔離，避免將其暴露在腐蝕性的氣體環(huán)境中，影響其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.4 防干擾設(shè)計(jì)

在PLC技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用中，容易受到內(nèi)部或外部的干擾，主要是來自于內(nèi)部元件和使用電源之間的輻射產(chǎn)生的內(nèi)部干擾，信號傳導(dǎo)過程中的信號干擾，電氣運(yùn)行、周邊環(huán)境、通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的各種輻射干擾。這些干擾因素會嚴(yán)重影響PLC的工作效率和能力。因此，PLC技術(shù)的制作廠家在設(shè)計(jì)時應(yīng)該綜合PLC的產(chǎn)品性能，盡量排除或者抑制這些干擾因素，保證其正產(chǎn)運(yùn)行，進(jìn)而保障整個工業(yè)自動化運(yùn)轉(zhuǎn)的控制管理。

5 結(jié) 論

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)自動化的要求越來越高，PLC技術(shù)也在逐步趨于完善。PLC技術(shù)在將來仍然是工業(yè)自動化中的重要控制手段，因此，要在應(yīng)用PLC技術(shù)的同時解決好各種影響因素，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的有效控制。