淺談PLC在工業(yè)自動化控制領域中的應用

孟友 韓斌 冉剛 袁萬鑫 車繼強

摘要：隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，可編程控制器在工業(yè)自動化領域中的應用越來越廣泛，通過對PLC的組成原理和相關構件進行分析，以及目前PLC在工業(yè)自動化控制領域中的發(fā)展現(xiàn)狀進行研究，能夠充分反映出PLC技術正朝著自動化、信息化、智能化的方向發(fā)展。

關鍵詞：PLC;工業(yè)自動化;控制領域

隨著PLC在工業(yè)自動化領域中的廣泛應用，與PLC相關的產(chǎn)品種類也變得越來越多。其型號、容量、性能以及指令系統(tǒng)會存在著差異性，使用的場合也大不相同，所以PLC在控制系統(tǒng)中的應用也就顯得非常重要。為了能夠更好地適應當前工業(yè)領域的發(fā)展趨勢，結合自動化和信息化的方向發(fā)展，必須注重PLC技術的研究，并且加強PLC技術的應用，才能夠充分提高工業(yè)自動化控制領域的水平。

1 PLC及其組成構件

PLC早期稱作可編程序邏輯控制器，后面隨著科學技術的不斷發(fā)展，在工業(yè)控制裝置中使用了較小的微型處理器，其功能遠超過邏輯控制器的范圍，所以現(xiàn)在的PLC稱作可編程控制器。PLC作為一種微型處理器，融合了自動控制技術、計算機技術、通信技術等，在工業(yè)自動化控制中有著非常重要的作用，PLC具有較強的抗干擾能力、性價比較高、適用性較小、重量輕安裝方便等優(yōu)點，深受各領域及工程技術人員的歡迎?，F(xiàn)在工業(yè)自動化的三大支柱企業(yè)是PLC技術、計算機技術和機器人技術，從這里可以看出PLC技術已經(jīng)成為了工業(yè)自動化領域中的主導力量。

PLC實際上是一種專門用于工業(yè)控制的計算機，它的硬件結構與微型計算機基本保持一致，其主要的組成構件有：

（1）電源：PLC的電源為整個系統(tǒng)的工作提供電源，確保PLC各個模塊中的集成電路能夠實現(xiàn)正常工作是整個系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)。

（2）中央處理單元：CPU是PLC控制中樞和核心部分，每一套PLC系統(tǒng)至少有一個中央處理單元，其主要的工作是進行邏輯和數(shù)學運算，對整個系統(tǒng)有著控制作用。

（3）存儲器：存儲器可以分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器，主要是用來存放系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中的監(jiān)控、用戶程序和邏輯變量以及其他相關信息等。

（4）輸入輸出接口電路：該模塊是PLC與現(xiàn)場設備輸入輸出的接口電路，在工作時可以按照輸入輸出接口電路的數(shù)量來確定模塊的規(guī)格，但是輸入輸出接口電路的數(shù)量受到PLC系統(tǒng)底板容量的限制。

（5）編程設備：編程設備主要是用來對PLC進行開發(fā)、運行、檢修維護的構件，并不直接參與到整個系統(tǒng)的控制。

2 PLC的工作原理

2.1 輸入采樣階段

在該階段，PLC以掃描的方式對各個接口的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行有效讀入，并存儲到相應的單元內(nèi)，在同一個掃描周期內(nèi)，單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)是保持不變的。所以如果對脈沖信號進行輸入時，則輸入的脈沖信號寬度必須大于掃描周期，才能夠確保輸入信號的讀入。

2.2 用戶程序執(zhí)行階段

作為PLC的一個掃描周期內(nèi)的第二階段，這是PLC是按照梯形圖的形式，從上而下依次對用戶程序進行有效掃描，對每一個梯形圖又是按照從左到右、從上而下的順序，對各個觸點的控制線路進行邏輯運算，之后按照運算結果對輸出點的邏輯線圈進行相應儲存，然后再進行刷新，因為采取的是掃描技術，所以在一個掃描周期內(nèi)只會對梯形圖下面的線圈或者數(shù)據(jù)起到作用，而排在上面的線圈或者數(shù)據(jù)只有在下一個掃描周期內(nèi)才會被刷新。

2.3 輸出刷新階段

輸出刷新階段是指PLC一個掃描周期后的最后階段，在該階段 CPU根據(jù)上一階段執(zhí)行完成以后，對各個模塊的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行輸出鎖存并對電路進行刷新，然后再驅動輸出電路輸出到相應的外設設備，這時才能完成一個PLC的控制周期。

3 PLC在工業(yè)自動化控制領域中的應用及發(fā)展趨勢

自從PLC技術出現(xiàn)以來，在工業(yè)自動化控制領域中就有著非常重要的作用，以各式各樣的自動化控制系統(tǒng)提供了有效地控制應用，PLC的主要作用是為工業(yè)自動化控制領域提供有效的解決方案已經(jīng)逐漸適應了現(xiàn)代自動化工業(yè)企業(yè)的需求。尤其是在計算機技術和通信技術的發(fā)展階段，工業(yè)自動化控制領域也發(fā)生了重大的改革，PLC所采用的經(jīng)營技術能夠有效增強系統(tǒng)在使用過程中的開放性，也在不斷擴大工業(yè)自動化領域中的應用。PLC主要融合了自動化技術、計算機技術、通信技術和制造技術，為我國工業(yè)企業(yè)的自動化控制帶來了便利。

隨著科學技術的快速發(fā)展，微型計算機所采用的PLC功能變得更加強大和靈活， PLC作為現(xiàn)代工業(yè)自動化企業(yè)中的重要組成部分，已經(jīng)在我國眾多領域中得到了廣泛應用工業(yè)自動化的控制系統(tǒng)，已經(jīng)離不開PLC系統(tǒng)的應用，PLC的控制模式從簡單的邏輯模式順序模式發(fā)展到復雜的運動模式、信息控制模式，以及遠程控制，已經(jīng)是逐漸適用于各行各業(yè)的發(fā)展。

（1）邏輯控制：該環(huán)節(jié)是PLC最為基本的應用領域，逐漸取代傳統(tǒng)的繼電器，從而實現(xiàn)邏輯控制和順序控制，即可用于單獨設備的控制，也可用于多臺設備的同時控制，從而形成了自動化流水線。

（2）運動控制： PLC控制脈沖做圓周運動或者直線運動實現(xiàn)機械的運動控制該控制對脈沖信號的位移量很小，因此 PLC的運動控制具有較高的準確度。

（3）過程控制：該控制是對電流、電壓、溫度等模擬量進行有效控制，從而使系統(tǒng)能夠按照相關要求進行工作，該控制主要分為閉環(huán)控制和開環(huán)控制，對于大型的煉化企業(yè)有著非常重要的作用。

（4）信息控制：信息控制是利用PLC的數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)轉換等功能來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理功能，該控制意味著PLC能夠實現(xiàn)信息轉換。

（5）遠程控制：通過PLC的通信接口和互聯(lián)網(wǎng)模塊的通訊功能，從而實現(xiàn)了PLC的遠程控制。

4結束語

綜上所述，工業(yè)自動化的控制應用必須要保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質量，在生產(chǎn)過程中不需要過多的人員參與，而保證產(chǎn)品的質量是通過在線質量檢測儀器來檢測產(chǎn)品的，合格的應用能夠提供準確的測量值和檢測狀態(tài)。PLC長期以來在工業(yè)自動化領域控制中有著非常重要的地位，因此PLC所具有的優(yōu)勢對工業(yè)企業(yè)的發(fā)展是非常重要的。

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