1、PLC 在工业自动化控制领域中的应用及发展 汤庭祥 南京洛普股份有限公司 摘 要： 随着时代的不断进步, 信息技术也在迅猛发展着, 这主要表现在 PLC 在工业自动化控制领域中的应用越来越广泛。PLC 是一种集计算机自动控制技术与通信技术为一体的数字电子装置, 它的应用, 可以让工业领域中已有的计算机网络编程控制器朝着自动化的方向发展, 并且对于工业领域的发展有着极为重要的影响。并且, PLC 技术的应用还有着极为广阔的发展前景, 可以有效的促进工业领域的自动化控制。关键词： PLC; 工业自动化; 控制领域; 应用及发展; 收稿日期：2017-9-6Received： 2017-9-61 前
2、言PLC 是一种可编程序控制器, 它的出现让工业自动化的控制领域发生了翻天覆地的变化。PLC 技术的应用, 不仅满足了许多工业的技术需求, 更为居民提供了更加良好的环境和发展空间。并且随着计算机和通信技术的发展, PLC 也在不断地发展创新中, PLC 技术的应用可以降低能耗和成本, 为企业取得更大的经济利益, 因此, 对于它的前景研究是极为重要的。2 PLC 的概述PLC (Programmable Logic Controller) , 全称可编程控制器。主要用于工业过程控制, 实现自动化完成。PLC 包括输入中央处理器模块、输出模块、通讯模块等, 输入模块相当于是一个收集作用的外部信息感
3、官, 工业过程中输入模块就是把一些需要的状态、各种物理信号、位置型号等不停地采集他们的状态, 我们称之为收集系统条件信号, CPU 中是保存着我们写的完成特殊任务的程序, 它一直不停地循环运行, 运行程序中就包含输入模块的信号作为条件, 而以这些条件结合程序就会有结果出来。这些结果就会通过输出模块输出信号控制现场的设备动作, 或者在上位机画面上显示数据等。总之, PLC 集计算机技术、通信技术、自动化控制技术于一体是一种数字运算的可编程逻辑控制器。PLC 的结构:PLC 主要由以下几个方面构成: (1) 电源:在系统中起着非常重要的作用, 一般交流电压波动在+10% (+15%) 范围内, 可
4、以不采取其它措施而将PLC 直接连接到交流电网上去。 (2) CPU:即中央处理单元, 是 PLC 的控制中枢, 对整个装置的控制起着很重要的作用。 (3) 存储器:存放系统软件。 (4) 输入输出接口电路。 (5) 功能模块:包含定位、计数等作用。 (6) 通信模块。PLC 的工作原理:当可编程逻辑控制器投入运行后, 其工作过程一般分为三个阶段, 即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间, 可编程逻辑控制器的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。PLC 的特点: (1) 功能丰富:有控制、编程、运算、通讯、诊断等功能, 还可以建立
5、人机界面, 进行信息交换。 (2) 使用方便:主要体现在配置、安装、编程、维修、改用等方面极其方便。 (3) 工作可靠:PLC 在软件和硬件方面都采取了许多措施, 确保它能可靠工作。 (4) 经济合算:尽管投资较大, 但是 PLC 的体积小, 所占空间少, 所需要的辅助设施的投入少;还有运行费、维修费等费用少, 从长远来看, PLC 的经济效益还是很合算的。3 PLC 在工业自动化控制领域中的应用PLC 的众多功能及其巨大的优势, 以及它的可观前景让它在工业生产领域中被广泛地应用, 并且占据了极为重要的地位, PLC 在工业自动化控制中的新时代已经全面展开。3.1 开关量逻辑控制开关量的逻辑控
6、制是 PLC 使用最频繁的应用领域, 它不仅具有超前的抗干扰能力以及极高的可靠性, 还可以实现多机群控和自动化流水线的控制。除此以外, 它的运行速度快, 数字运算质量高, 节省了人力、物力、财力的大幅度输出, 还减少了由于系统线路复杂而导致的修改繁琐等一系列问题。3.2 过程控制过程控制是工业生产中最常用、最基本的控制, 它主要针对的是模拟量, 即对模拟量的工作过程进行控制。过程控制分为开环控制与闭环控制, 模拟量指的是连续变化的电流、电压、温度、压力等相关参数。过程控制中通过分析有关模拟量当前与历史的输入状况, 通过分析, 产生所需要的输出量。3.3 顺序控制传统的顺序控制需要设置继电器触电
7、来进行控制, 然而 PLC 技术则是通过 PLC触电的状态信息来进行控制的, 只需要输入几条简单的指令即可实现全方面的控制, 可谓是技术的一大创新。PLC 的顺序控制不仅是 PLC 的基本优势之一, 还是其研发的主要功能。如今, PLC 的顺序控制远远领先于其他技术, 在工业生产中发挥着巨大作用。3.4 远程控制主要依赖于 PLC 通信接口的配置以及联网模块中的通信功能, 远程控制的控制方式主要是通过 PLC 与智能终端、PLC 控制网、计算机、太网之间的互联来实现远程控制。3.5 运动控制主要针对于工作对象的位置、速度及加速, 在运动控制中, 若工作对象的运动轨迹为直线运动或圆周运动, 那么
8、 PLC 可以通过对脉冲量的控制来实现对控制对象机械运动的控制。3.6 信息控制可以实现数据处理的功能, 这其中包含对信息的检索、采集、传输、存储及变换等处理, 此外, 信息控制还兼具数据分析的作用。信息控制标志着 PLC 在信息化功能方面的成功转化。4 PLC 存在的问题及发展前景4.1 PLC 存在的问题尽管在工业生产中 PLC 抗干扰能力强、可靠性高, 但是对于周围复杂的环境来说, 还是有很多因素容易对 PLC 的生产及操作产生影响。(1) 温度:PLC 的工作对于温度的要求有其自身的限制, 要求温度需要介于055之间, 因此, 在进行 PLC 的安装时, 需要考虑到机器的散热性, 如果
9、周围温度过高, 则需要给机器安装制冷装置。(2) 湿度:由于 PLC 器件的绝缘性能与空气中的水分子含量有极大的关系, 因此, PLC 对于湿度也是有一定的要求, 器件需要在环境湿度 85%以下, 如果超过这个值, 就可能使器件的某些元件异常或者出现提前损坏的现象。(3) 空气:PLC 在使用过程中需要避开氧化氢、硫化氢等具有腐蚀性的易燃气体, 这就导致它在封闭环境中的使用年限大于在空气中的使用年限。(4) 电源:虽然 PLC 对于普通电源线所带来的干扰性具有一定的抗干扰能力, 但是一旦超过这个能力范围, 就有可能使得 PLC 接受的错误的信息。因此, 对于一些要求度高的工业生产, 可以安装一
10、台带屏蔽层的隔离变压器以减小干扰。(5) 震动:PLC 对防震的要求极高, 使用时必须远离那些强烈震动的物件, 以减少频繁的震动给器件所带来的影响。4.2 PLC 的发展前景如今, PLC 在工业生产中的作用已经实现了工厂和车间的自动化控制, 未来, 它的应用将会更加广阔, 随着它的不断应用, PLC 在未来也还会不断的发展。在未来, PLC 的发展主要放在扩大容量, 加快传输速度, 加大编程语言设计, 发展 PLC 多样品种等方面。目前, PLC 的发展方向主要由以下几个方面: (1) PLC 操作向简易化方向发展; (2) PLC 向高性能小型化方向发展; (3) PLC 对于网络技术的发
11、展; (4) PLC 在嵌入式方面的发展等等。在未来发展趋势中, PLC的性能将会被进一步改进, 所运用的范围也将会进一步扩大, 它将会成为工业生产发展的重要支撑力量。5 结语随着科学技术的高速发展, 自动化的技术也在不断的发展中, 工业生产中对于自动化技术的应用更是在逐步扩大。其中, 高效、可靠、多功能的 PLC 更加能够满足工业生产的需求。而且, PLC 技术的不断发展, 会使产品更加丰富, 技术更加多元化, 功能更加齐全, 这不仅能够使得工业的发展更加迅速, 还能促进人类的发展。可以说, PLC 将会成为未来工业发展的主流设备。参考文献1李午阳.PLC 在工业自动化控制中的应用研究J.科学与财富, 2015 (2) . 2李宁.浅析工业自动化控制中的 PLC 技术应用J.中国科技博览, 2014 (7) . 3张明光.PLC 在工业自动化控制中的研究J.吉林, 2015 (6) . 4王兆义.可编程控制应用技术J.机械工业, 2015 (9) . 5张卫平.PLC 外部开关控制运行、停止研究J.工业, 2016 (5) . 6朱益飞.浅析机械工程与自动化中 PLC 的重要性J.科技创新, 2016 (4) .
