PLC在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中的應(yīng)用

王海濤

摘? ?要：近年來(lái)，在工業(yè)自動(dòng)化控制中使用了PLC技術(shù)，使生產(chǎn)效率有了顯著提高。因此，文章以PLC技術(shù)與工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制分析為切入點(diǎn)，對(duì)PLC技術(shù)的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)、實(shí)際應(yīng)用以及未來(lái)展望展開(kāi)逐步剖析、探究，旨在促進(jìn)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制技術(shù)的不斷發(fā)展與提升。

關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器;工業(yè)自動(dòng)化;過(guò)程控制;應(yīng)用

現(xiàn)階段，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展促使工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的技術(shù)工藝以及流程得到了極大的改進(jìn)與突破，在一定程度上對(duì)于提升工業(yè)生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)精度等方面的控制具有極大現(xiàn)實(shí)意義。其中，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境下，尤其是在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制的應(yīng)用意義較大。因此，本文對(duì)PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用展開(kāi)探究、分析，以期在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模以及領(lǐng)域不斷擴(kuò)展的形勢(shì)下，更好地發(fā)揮PLC技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值以及潛能，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟[1]。

1? ? PLC及工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制分析

1.1? PLC的定義分析

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，PLC技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)算、順序控制以及邏輯運(yùn)算等任務(wù)，也就是說(shuō)可編程邏輯控制器在接收到系統(tǒng)所發(fā)出的工作指令后，可以自動(dòng)地完成對(duì)不同機(jī)械設(shè)備或自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程的控制。相比較而言，PLC是應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的專用控制設(shè)備，與微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)組成基本相同，由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，其中，中央處理器是保持PLC系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運(yùn)行的不可或缺的重要部件[2]。

1.2? 工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制

工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制是一項(xiàng)涵蓋較多生產(chǎn)工序流程以及生產(chǎn)工藝方法的生產(chǎn)過(guò)程，在這一過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是其過(guò)程控制的核心環(huán)節(jié)。同時(shí)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及發(fā)展過(guò)程中，將工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用其中，以實(shí)現(xiàn)集成化、自動(dòng)化的生產(chǎn)流程，對(duì)于提升整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)效率及生產(chǎn)精度具有重要意義。除此之外，在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)揮PLC技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)于提升生產(chǎn)的自動(dòng)化過(guò)程控制水平以及質(zhì)量具有十分積極的作用。

2? ? PLC控制技術(shù)的工作原理

2.1? 輸入采樣階段

在PLC控制技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)輸入指令進(jìn)行采樣是整個(gè)技術(shù)控制過(guò)程的核心任務(wù)。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，所有輸入數(shù)據(jù)及狀態(tài)都會(huì)通過(guò)PLC進(jìn)行掃描，之后會(huì)將其儲(chǔ)存在特定的區(qū)域內(nèi)，在完成全部數(shù)據(jù)與狀態(tài)采集工作后，PLC技術(shù)會(huì)根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制要求進(jìn)行自動(dòng)指令執(zhí)行。同時(shí)，在指令執(zhí)行環(huán)節(jié)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)特定區(qū)域中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，其目的是確保數(shù)據(jù)的完整性及準(zhǔn)確性。此外，在后續(xù)自動(dòng)執(zhí)行操作過(guò)程中，所采集數(shù)據(jù)及狀態(tài)會(huì)保持不變，但在運(yùn)行過(guò)程中數(shù)據(jù)及狀態(tài)會(huì)存在差異，這種差異會(huì)在控制階段得到平復(fù)，且之后不再出現(xiàn)浮動(dòng)[3]。

2.2? 程序執(zhí)行階段

當(dāng)工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制進(jìn)行至程序執(zhí)行階段時(shí)，PLC會(huì)自動(dòng)完成對(duì)相應(yīng)用戶程序的掃描，以確保程序的標(biāo)準(zhǔn)性。在程序執(zhí)行階段，PLC的掃描工作會(huì)按照固定的方式與順序進(jìn)行，進(jìn)而確保其運(yùn)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)，對(duì)于這一階段的運(yùn)算結(jié)果必須要與采樣階段的數(shù)據(jù)及狀態(tài)進(jìn)行比對(duì)，只有在兩個(gè)階段所呈現(xiàn)的狀態(tài)保持一致時(shí)才能繼續(xù)開(kāi)展下一步任務(wù)[4]。

2.3? 輸出刷新階段

在完成以上兩階段工作任務(wù)后，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制進(jìn)入到輸出刷新階段，在這一階段需要將前兩階段固定區(qū)域中數(shù)據(jù)及狀態(tài)進(jìn)行輸出刷新。同時(shí)，只有在輸出的控制電路驅(qū)動(dòng)傳遞至外圍設(shè)備，且實(shí)現(xiàn)預(yù)期具體的動(dòng)作任務(wù)時(shí)，整個(gè)PLC技術(shù)控制才算結(jié)束。

3? ? PLC裝置的特點(diǎn)

3.1? 功能強(qiáng)大，性價(jià)比高

PLC裝置在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中的不斷改進(jìn)，使其在各項(xiàng)功能方面都有所提升，并逐步趨向完整化。當(dāng)前PLC裝置為了更好地適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需求，裝置中的核心部件也過(guò)渡到標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化，且功能越來(lái)越強(qiáng)大，性價(jià)比也越來(lái)越高，不同等級(jí)系列的產(chǎn)品裝置能夠很好地適應(yīng)各種配套裝備的應(yīng)用。此外，PLC裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)自動(dòng)化過(guò)程控制的監(jiān)控，對(duì)于不斷提升工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制水平具有重要價(jià)值。

3.2? 操作簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)

在PLC裝置運(yùn)行過(guò)程中，各項(xiàng)功能的呈現(xiàn)都是借助編程語(yǔ)言來(lái)控制運(yùn)行的，要不斷擴(kuò)大PLC裝置的應(yīng)用范圍以及性能提升，就需要對(duì)其程序語(yǔ)言進(jìn)行改寫(xiě)與輸入。對(duì)于PLC裝置來(lái)說(shuō)，其編程語(yǔ)言程序的輸入與改寫(xiě)操作較為簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)。首先，在進(jìn)行程序輸入時(shí)，PLC裝置能夠?qū)Τ绦蜻M(jìn)行全面顯示，對(duì)于操作比較有利。其次，PLC裝置在具體應(yīng)用過(guò)程中，一旦出現(xiàn)生產(chǎn)工藝或者設(shè)備更新，只需對(duì)相關(guān)程序進(jìn)行調(diào)整或修改即可，其通用性較強(qiáng)。最后，PLC裝置的各個(gè)輸入輸出接口都具有標(biāo)準(zhǔn)性，因此，連接較為方便，且其運(yùn)用梯形程序編程，操作簡(jiǎn)便。

3.3? 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高

通常情況下，大部分電子通信產(chǎn)品在實(shí)際使用過(guò)程中，都會(huì)或多或少地受到周?chē)h(huán)境因素的影響，進(jìn)而直接影響其正常運(yùn)行效率。對(duì)于PLC裝置來(lái)說(shuō)，其運(yùn)行工作環(huán)境主要是中心控制室或者是實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)等，在這些環(huán)境下的電路以及電磁干擾力較強(qiáng)，PLC裝置由于內(nèi)部利用多層抗干擾技術(shù)，因此，PLC裝置對(duì)于環(huán)境干擾因素的抵抗能力較強(qiáng)，可靠性也比較高。

3.4? 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)先進(jìn)，便于改造

與其他裝置相比，PLC裝置在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面相對(duì)較先進(jìn)，尤其是在裝置的體積、重量以及能耗等方面的設(shè)計(jì)較為精簡(jiǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中更加方便。與此同時(shí)，在進(jìn)行裝置改造時(shí)也較為容易，對(duì)于實(shí)現(xiàn)PLC裝置的機(jī)電一體化具有重要價(jià)值。除此之外，PLC裝置通過(guò)不斷的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，極大縮減存儲(chǔ)邏輯外部接線數(shù)量，易于安裝調(diào)試及維護(hù)。

4? ? PLC裝置在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

4.1? 開(kāi)關(guān)量控制

在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量控制是PLC裝置廣泛應(yīng)用的重要原因之一。在實(shí)際生產(chǎn)中，利用開(kāi)關(guān)量控制可以自動(dòng)完成順序控制以及邏輯控制。PLC裝置在開(kāi)關(guān)量控制方面的功能較強(qiáng)，若將PLC裝置與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，還可以實(shí)現(xiàn)無(wú)數(shù)開(kāi)關(guān)量的自動(dòng)控制以及多種樣式的邏輯控制。因此，PLC裝置在開(kāi)關(guān)量控制方面的應(yīng)用，對(duì)于提升工業(yè)生產(chǎn)控制效率以及自動(dòng)化水平具有作用。

4.2? 系統(tǒng)集中控制

在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中，PLC裝置的應(yīng)用既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的集中控制，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自身的集中控制，特別是在系統(tǒng)顯示以及故障檢測(cè)等方面的控制。同時(shí)，通過(guò)邏輯錯(cuò)誤檢測(cè)以及時(shí)限故障對(duì)系統(tǒng)展開(kāi)監(jiān)控，是系統(tǒng)集中控制的主要原理基礎(chǔ)，尤其是在利用機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，每一工步的執(zhí)行都需要相應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間，因此，在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，利用PLC裝置進(jìn)行集中控制就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)工步檢測(cè)以及定時(shí)器的開(kāi)啟工作。另外，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)正常運(yùn)行期間，電控系統(tǒng)各個(gè)單元都會(huì)按照一定的邏輯運(yùn)行，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的邏輯關(guān)系就會(huì)受到直接影響，這時(shí)預(yù)設(shè)的控制系統(tǒng)通過(guò)分析故障進(jìn)而進(jìn)行警報(bào)提醒，因此，系統(tǒng)集中控制的應(yīng)用能降低故障發(fā)生概率，對(duì)于維持系統(tǒng)正常運(yùn)行具有重要意義。

4.3? 模擬量控制

按照所要控制對(duì)象的特征進(jìn)行功能模塊組合，是PLC控制技術(shù)的重要功能，且PLC裝置通過(guò)模擬量進(jìn)行控制的操作較為靈活。在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中，通過(guò)PLC裝置控制模擬量以完成對(duì)各個(gè)模塊的控制是模擬量控制技術(shù)的核心，這種技術(shù)的使用既可以完成對(duì)過(guò)程的控制，同時(shí)，能夠較好地控制儀表運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，電流、電壓、溫度等模擬量在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中是不斷浮動(dòng)的，在過(guò)程控制中利用PLC裝置可以控制這些模擬量的變化，它通過(guò)分析與計(jì)算實(shí)現(xiàn)一種閉環(huán)控制，在一定程度上保證了工業(yè)生產(chǎn)的安全性以及可靠性。

4.4? 運(yùn)動(dòng)控制

在工業(yè)過(guò)程控制中，實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的控制，主要是利用PLC裝置對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，PLC裝置主要通過(guò)脈沖量對(duì)機(jī)械運(yùn)行軌跡展開(kāi)控制，且在這一過(guò)程中的脈沖位移量比較小，故其對(duì)于位置控制的精度較高。另外，要實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，PLC裝置需要利用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，以適應(yīng)各種工作環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)控制。

4.5? PLC在工業(yè)技術(shù)中的應(yīng)用

PLC裝置以其較為突出的功能和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制提供安全性以及可靠性技術(shù)支持，同時(shí)，為工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化生產(chǎn)提供有效的應(yīng)對(duì)措施，較好地適應(yīng)當(dāng)前現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的需求。另外，在工業(yè)自動(dòng)化控制生產(chǎn)過(guò)程中，PLC技術(shù)融合通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)間生產(chǎn)、單臺(tái)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化控制，讓整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)操作更為簡(jiǎn)潔，方便對(duì)整個(gè)過(guò)程的監(jiān)控。

5? ? PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展

5.1? PLC系統(tǒng)豐富化

當(dāng)前，隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展、成熟，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。然而，為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的需求，PLC系統(tǒng)功能要求越來(lái)越高，因此，對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行豐富化是工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制發(fā)展的重要課題。為實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的預(yù)期發(fā)展目標(biāo)，根據(jù)工業(yè)自動(dòng)化實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行必要的技術(shù)創(chuàng)新及設(shè)計(jì)，不斷豐富PLC系統(tǒng)。

5.2? 系統(tǒng)升級(jí)

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展都發(fā)生了巨大的變化，尤其是信息通信領(lǐng)域的發(fā)展必將是未來(lái)各個(gè)行業(yè)發(fā)展不可或缺的推動(dòng)因素。因此，對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)以及優(yōu)化，對(duì)于提升工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)控制具有積極作用。與此同時(shí)，PLC系統(tǒng)的不斷升級(jí)也會(huì)更好地將其性能優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，以適應(yīng)當(dāng)前自動(dòng)化裝備運(yùn)行的需求。

6? ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，PLC裝置系統(tǒng)的功能性較強(qiáng)，且操作簡(jiǎn)便，因此，它在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域得到極大的推廣與普及。在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中應(yīng)用PLC裝置在一定程度上提升了工業(yè)自動(dòng)化水平、自動(dòng)化生產(chǎn)精度，這對(duì)于推動(dòng)我國(guó)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、維持社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定具有十分積極的意義。因此，在未來(lái)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程中，要不斷豐富PLC裝置系統(tǒng)功能，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行逐漸優(yōu)化、升級(jí)，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展對(duì)PLC系統(tǒng)編程語(yǔ)言進(jìn)行改進(jìn)與完善。

[參考文獻(xiàn)]

[1]周天平，吳霞，曹笑歌.論智能控制在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（17）：156-157.

[2]宋陽(yáng).PLC應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制中的作用研究[J].電子世界，2018（21）：200.

[3]鄭華平.PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用研究[J].低碳世界，2018（8）：379-380.

[4]張偉，王麗艷.PLC及其在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（12）：120.