基于PLC 控制的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)研究

李業(yè)剛

（宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 安徽 宿州 234000）

0.引言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展， 雖然PLC 控制技術(shù)的發(fā)展時(shí)間相對(duì)較短，但PLC 控制技術(shù)卻取得了許多重大突破，這也使PLC 控制成為工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的核心， 有效滿足了各種工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品的控制要求。在發(fā)展初期，PLC 控制主要用于繼電器控制，從而使PLC 能夠代替原有的核心系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)繼電器的有效控制，雖然PLC 控制在應(yīng)用范圍上受到一定限制，但PLC 控制憑借其強(qiáng)大的控制性能，使其日益受到工業(yè)領(lǐng)域的重視， 這也使PLC 控制技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。 時(shí)至今日，PLC 控制技術(shù)得以不斷成熟，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，這也使工業(yè)領(lǐng)域在自動(dòng)化產(chǎn)品研發(fā)中越來越依賴于PLC 控制技術(shù)， 從而使越來越多的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品進(jìn)入到人們的日常生活中。 與此同時(shí)，在工業(yè)自動(dòng)化中要想更加高效的應(yīng)用PLC 控制技術(shù)，就必須要對(duì)PLC 控制技術(shù)的原理及其抗干擾方面進(jìn)行更深層次的研究，不斷探尋更加先進(jìn)的控制方式，才能更好推動(dòng)PLC 控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用。

1.PLC 控制技術(shù)的概念及功能

1.1 PLC 控制技術(shù)的基本概念

在上世紀(jì)七十年代，人們發(fā)現(xiàn)一種新型的控制技術(shù)，即PLC 控制技術(shù)。 該技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)歷經(jīng)將近半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間，PLC 又被稱之為可編緝邏輯控制器，將PLC 與自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能夠大大提高工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的生產(chǎn)水平，改變?cè)泄I(yè)產(chǎn)品的控制方式。 現(xiàn)階段，我國工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用PLC 控制技術(shù)，除了在各類自動(dòng)化產(chǎn)品中能夠應(yīng)用PLC 控制技術(shù)以外，在許多控制問題上，都能利用PLC 控制技術(shù)來進(jìn)行解決，從而大大滿足工業(yè)領(lǐng)域的控制功能要求。 PLC 控制技術(shù)具有非常高的安全性，并可對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化控制，就目前來看，由于人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品的要求不斷提高， 這也使工業(yè)領(lǐng)域?qū)LC 控制技術(shù)的應(yīng)用有了更高的要求， 而這就需要進(jìn)一步加大PLC 控制技術(shù)的研究力度， 使基于PLC 的自動(dòng)化產(chǎn)品性能得以不斷的完善。

1.2 PLC 控制技術(shù)的功能體現(xiàn)

相比于計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)來說，PLC 控制技術(shù)在結(jié)構(gòu)上有許多共通點(diǎn)，不過PLC 作為一種重要的控制器件，其自身也存在一定的特殊性，為了使其自身功能得以不斷擴(kuò)展， 這也使PLC 和計(jì)算機(jī)之間存在著較大差異。 將PLC 與微電子技術(shù)進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用， 可使PLC 實(shí)現(xiàn)順序控制，根據(jù)輸入的控制信號(hào)，能夠有效控制現(xiàn)場中的各種自動(dòng)化設(shè)備，使這些自動(dòng)化設(shè)備能夠嚴(yán)格按照特定的流程來進(jìn)行運(yùn)行。 對(duì)于PLC 控制技術(shù)來說，其功能有許多，如限位控制、技術(shù)控制、開關(guān)量控制等，利用這些功能，能夠使PLC 控制技術(shù)集成到自動(dòng)化設(shè)備中，從而更好滿足系統(tǒng)集成化的發(fā)展要求，使工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程得到進(jìn)一步的推動(dòng)。

2.基于PLC 控制的工業(yè)自動(dòng)化原理及現(xiàn)狀

2.1 基于PLC 控制的工業(yè)自動(dòng)化原理

基于PLC 控制的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)往往涉及到許多技術(shù)， 通過多種技術(shù)的綜合運(yùn)用， 才能使自動(dòng)化設(shè)備完成特定的功能和作業(yè)任務(wù)。PLC 控制在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用，主要涉及到三個(gè)環(huán)節(jié)，分別是輸入采樣、程序執(zhí)行與輸出，這三個(gè)環(huán)節(jié)也是PLC 控制在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用原理，而且上述三個(gè)環(huán)節(jié)能夠形成一個(gè)完整回路，從而確保PLC能夠?qū)I(yè)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行精確控制。 在輸入采樣環(huán)節(jié)中，其也是PLC 控制在工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中進(jìn)行應(yīng)用的首要環(huán)節(jié)，PLC 能夠?qū)Ω鞣N輸入數(shù)據(jù)及狀態(tài)進(jìn)行順序掃描，并將所有掃描到的輸入數(shù)據(jù)及狀態(tài)存儲(chǔ)至映像區(qū)中的各個(gè)控制單元，在輸入采樣完畢后，PLC 會(huì)自動(dòng)執(zhí)行用戶程序，并執(zhí)行數(shù)據(jù)刷新動(dòng)作，以此驗(yàn)證輸入的數(shù)據(jù)及狀態(tài)是否正確。 對(duì)于PLC 來說，其在執(zhí)行用戶程序與輸出結(jié)果時(shí)，其內(nèi)部各個(gè)控制單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)及狀態(tài)是不會(huì)發(fā)生變化的，因此需要對(duì)兩者之間的時(shí)間差進(jìn)行控制，方可保證其不會(huì)發(fā)生改變。 在執(zhí)行程序環(huán)節(jié)中，PLC 會(huì)對(duì)用戶下達(dá)的程序命令進(jìn)行自動(dòng)掃描，以此確保用戶程序能夠被讀取。通常來說，在對(duì)用戶下達(dá)的程序命令進(jìn)行掃描時(shí)，需要按照特定的順序和方法來對(duì)程序進(jìn)行執(zhí)行， 以此獲得最終結(jié)果。此外，還要對(duì)該環(huán)節(jié)中掃描到的數(shù)據(jù)及狀態(tài)與上一環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行核對(duì)，判斷兩者是否相等，這樣才能決策出是否需要對(duì)用戶下達(dá)的程序命令進(jìn)行執(zhí)行。 在結(jié)果輸出環(huán)節(jié)中，其也是PLC 控制原理中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，PLC 會(huì)對(duì)輸入采樣環(huán)節(jié)與執(zhí)行程序環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)及狀態(tài)執(zhí)行刷新，并利用輸出電路對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而使核心系統(tǒng)的運(yùn)行得到有效控制。 由此可見，上述三個(gè)環(huán)節(jié)共同組成了PLC 控制技術(shù)的整個(gè)周期。

2.2 基于PLC 控制的工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀

在工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展中，PLC 控制技術(shù)所發(fā)揮的作用是其他技術(shù)所無法代替的，但PLC 控制技術(shù)在操作上是否規(guī)范，在應(yīng)用PLC 控制技術(shù)時(shí)需要注意哪些問題， 也已成為目前我國對(duì)基于PLC 控制的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)研究中非常關(guān)注的問題。 就目前來看，在基于PLC 控制的工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀中，主要關(guān)注以下問題的研究：其一是溫度問題的研究，溫度會(huì)對(duì)PLC 控制技術(shù)的應(yīng)用性能產(chǎn)生重要影響，PLC 控制器能夠在0℃-55℃的溫度范圍內(nèi)正常工作， 因此需要對(duì)PLC 控制器進(jìn)行正確安裝，避免高溫位置，如果安裝位置的周圍溫度較高，則應(yīng)配備相應(yīng)的散熱裝置。 此外，PLC 安裝不可在低溫環(huán)境下進(jìn)行， 如有必要，可采取相應(yīng)的保暖措施；其二是濕度問題的研究，濕度也會(huì)對(duì)PLC控制器的性能產(chǎn)生重要影響，空氣濕度過大，很難保障PLC 控制器的可靠性，據(jù)相關(guān)研究表明，當(dāng)空氣相對(duì)濕度超過85%以上時(shí)，便會(huì)對(duì)PLC 控制器的工作性能造成影響，因此要想確保PLC 控制能夠正常運(yùn)行，就必須要確保空氣相對(duì)濕度在85%以下，并且不會(huì)發(fā)生凝露現(xiàn)象；其三是振動(dòng)問題的研究， 當(dāng)自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 振動(dòng)會(huì)降低設(shè)備中PLC 控制器的性能， 因此需要避免將PLC 控制器安裝到振動(dòng)頻繁區(qū)域，使PLC 控制器能夠遠(yuǎn)離振動(dòng)源，如有必要，還可設(shè)置減振裝置來削弱振動(dòng)給PLC 造成的不利影響；其四是電源問題的研究，據(jù)研究表明，只有在50Hz、220V 交流電的驅(qū)動(dòng)下，才能確保PLC 設(shè)備的正常運(yùn)行，此外還需要PLC 設(shè)備具備一定的抗干擾性能，在必要時(shí)可通過屏蔽層的設(shè)置來削弱電源線給PLC 設(shè)備造成的干擾， 并盡量采用直流穩(wěn)壓式電源。

3.基于PLC 控制的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

3.1 過程控制

在基于PLC 控制的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中， 過程控制的目的是操作模擬量，利用模擬量來對(duì)工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過對(duì)設(shè)備中模擬量的電壓、電流及溫度等相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)，從而判斷PLC 控制設(shè)備的運(yùn)行情況。 根據(jù)PLC 控制的自身特點(diǎn)，結(jié)合用戶的實(shí)際需要，對(duì)開關(guān)量進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置， 能夠使PLC 根據(jù)具體的操作流程來進(jìn)行控制。 在過程控制中，閉環(huán)和開環(huán)的作用非常重要，這種控制方式使PLC 控制設(shè)備在冶金、化工及石油等諸多領(lǐng)域中發(fā)揮著十分明顯的控制效果。

3.2 信息控制

信息控制也是PLC 在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中的主要控制方式， 這種控制方式能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理，在信息控制過程中，根據(jù)具體的控制目的，PLC 自動(dòng)化設(shè)備會(huì)對(duì)生產(chǎn)過程中的各種信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理和傳輸，通過分析數(shù)據(jù)，并結(jié)合PLC 技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效控制。 現(xiàn)如今，信息控制已經(jīng)成為PLC 控制技術(shù)進(jìn)行信息化轉(zhuǎn)變的重要途徑。

3.3 順序控制

順序控制是PLC 控制在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中的重要控制方式之一，用戶可通過簡單控制命令的輸入，使PLC 設(shè)備能夠按照指定的順序和流程來運(yùn)行。 順序控制能夠?qū)LC 所具備的基本功能進(jìn)行良好體現(xiàn)， 現(xiàn)如今，PLC 控制在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中所發(fā)揮的作用正變得日益重要。

3.4 運(yùn)動(dòng)控制

運(yùn)動(dòng)控制主要適用于對(duì)特殊對(duì)象的控制， 從而控制其進(jìn)行圓周、直線等運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)控制是控制脈沖量，并利用脈沖量來驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 現(xiàn)階段，對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制，已經(jīng)成為基于PLC 控制的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的研究重點(diǎn)，尚有許多問題亟需得到進(jìn)一步的解決。

3.5 遠(yuǎn)程控制

遠(yuǎn)程控制也是PLC 控制在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中的重要應(yīng)用方式，通過遠(yuǎn)程控制，能夠加強(qiáng)智能終端、PLC 控制網(wǎng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及PLC技術(shù)之間的聯(lián)系。

4.結(jié)語

總而言之， 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC 已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中的重要控制技術(shù)，人們對(duì)PLC 控制技術(shù)的研究也將變得日益深入。在不久的將來，PLC 技術(shù)必將在工業(yè)自動(dòng)化控制中發(fā)揮更大的作用，從而使我國工業(yè)自動(dòng)化控制水平得到進(jìn)一步的提升。