淺析PLC控制技術

肖盛聰

[摘要]PLC是Programmable Logic Controller的縮寫,即可編程邏輯控制器。IEC對PLC的定義是:PLC是一種數字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器,用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令,并通過數字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程。

[關鍵詞]PLC技術發(fā)展現狀發(fā)展趨勢

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210064-01

一、PLC技術的概念

PLC即可編程控制器(Programmable logic Controller,是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(International

Electrical Committee)頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義:“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令,并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴展其功能的原則而設計。”

二、PLC技術的發(fā)展歷史

1968年,通用汽車對外公開招標,尋求新的電氣控制裝置,1969年,美國數字設備公司制成的首臺plc,1971年日本從美國引進了PLC技術加以消化,由日本公司研制成功了日本的第一臺PLC。從70年代初開始,不到三十年時間里,PLC生產發(fā)展成了一個巨大的產業(yè),據不完全統(tǒng)計,現在世界上生產PLC及其網絡的廠家有二百多家,生產大約有400多個品種的PLC產品。其中在美國注冊的廠超過100家,生產大約二百個品種;日本有60～70家PLC廠商,也生產200多個品種的PLC產品;在歐洲注冊的也有幾十家,生產幾十個品種的PLC產品PLC產品的產量、銷量及用量在所有工業(yè)控制裝置中居首位,市場對其需求仍在穩(wěn)步上升。進入二十世紀九十年代以來,全世界PLC年銷售額以達百億美元而且一直保持15%的年增長的勢頭。

三、我國PLC技術的發(fā)展現狀

我國研究PLC技術起步較晚,但發(fā)展速度較快。中國電力科學研究院自1997年開始研究PLC技術,主要考慮PLC技術用于低壓抄表系統(tǒng),傳輸速率較低。1998年開發(fā)出樣機,并通過了試驗室功能測試,1999年在現場進行試運行,獲得了產品登記許可。1999年5月開始進行PLC系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。主要對我國低壓配電網絡的傳輸特性進行了測試,并對測試結果進行了數據處理和分析,基本取得了我國低壓配電網傳輸特性和參數,為進行深入研究和系統(tǒng)開發(fā)提供依據。2000年開始引進國外的PLC芯片,研制了2Mbps的樣機,2001年下半年在沈陽供電公司進行了小規(guī)模現場試驗,實驗效果良好,并于6月20日在沈陽通過驗收。驗收委員會通過現場檢測認為,該實驗從中國配電網的實際傳播特性出發(fā),對電力線通信技術的理論、實際應用和工程技術進行了開創(chuàng)性研究,在國內率先研制成功2Mbps和14Mbps高速電力線通信系統(tǒng),建立了我國第一個電力線寬帶接入實驗網絡;實現了自家庭至配電開關柜的高速電力線數據通信,并將辦公自動化系統(tǒng)延伸至家庭。該實驗的成功標志著我國已經全面掌握了高速電力線通信的核心技術,具備了研制生產這種技術實用化設備的能力。據悉,今年年底以前將建成200戶的試驗網絡。

我國工業(yè)控制自動化的發(fā)展道路,大多是在引進成套設備的同時進行消化吸收,然后進行二次開發(fā)和應用。目前我國工業(yè)控制自動化技術、產業(yè)和應用都有了很大的發(fā)展,我國工業(yè)計算機系統(tǒng)行業(yè)已經形成。工業(yè)控制自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發(fā)展。

四、PLC的未來發(fā)展趨勢

1.功能向增強化和專業(yè)化地方向發(fā)展,針對不同行業(yè)的應用特點,開發(fā)出專業(yè)化的PLC產品,以此來提高產品的性能和降低產品的成本,提高產品的易用性和專業(yè)化水平。

2.規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展,小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎上,產品的體積越來越小,功能越來越強;大型化是指應用在工業(yè)過程控制領域較大的應用市場,應用的規(guī)模從幾十點擴展到上千點,應用功能從單一的邏輯運算擴展幾乎能滿足所有的用戶要求。

3.系統(tǒng)向標準化和開放化方向發(fā)展,以個人計算機為基礎,在Windows平臺上開發(fā)符合全新一體化開放體系結構的PLC。通過提供標準化和開放化的接口,可以很方便地將PLC接入其它系統(tǒng)。

五、PLC技術的特點

1.配套齊全,功能完善,適用性強:PLC發(fā)展到今天,可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外,現代PLC多具有完善的數據運算能力,可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現,使PLC滲透到了位置控制、溫度控制,CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展,使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

2.系統(tǒng)的設計、建造工作量小,維護方便,容易改造:PLC用存儲邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設備外部的接線,使控制系統(tǒng)設計及建造周期大為縮短,同時維護變得容易起來。更重要的是可以使同一設備經過改變程序改變生產過程。

3.體積小,重量輕,能耗低:以超小型PLC為例,新近出產的品種底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗僅數瓦。由于體積小很容易裝入機械內部,是實現機電一體化的理想控制設備。

六、PLC應用中應注意的問題

PLC是專門為工業(yè)生產服務的控制裝置,通常不需要采取什么措施,就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但是,當生產環(huán)境過于惡劣時,就不能保證plc的正常運行,因此在使用中應注意以下環(huán)境問題。

1.溫度:PLC要求環(huán)境溫度在0-55℃,安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面,四周通風散熱的空間應足夠大,基本單元和擴展單元之間要有30mm以上間隔;開關柜上、下部應有通風的百葉窗,防止太陽光直接照射;如果周圍環(huán)境超過55℃,要安裝電風扇強迫通風。

2.濕度:為了保證PLC的絕緣性能,空氣的相對濕度應小于85%(無凝露)。

3.震動:應使PLC遠離強烈的震動源,防止振動頻率為10-55hz的頻繁或連續(xù)振動。當使用環(huán)境不可避免震動時,必須采取減震措施,如采用減震膠等。

4.空氣:避免有腐蝕和易燃的氣體,例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境,可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中,并安裝空氣凈化裝置。

參考文獻:

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