PLC控制技術研究概述

王保松，郭 晉，高仲璟

（1.淄博淄柴新能源有限公司，山東 淄博 255088；2.淄博柴油機總公司，山東 淄博 255077）

可編程邏輯控制器（PLC）是以微處理器為核心的一種工業控制裝置，它綜合了計算機技術、自動控制技術和網絡通信技術，逐漸成為當代工業控制領域的支柱產品。隨著現代工業生產自動化水平的日益提高和微電子技術的飛速發展，PLC已成為功能完備的自動化系統，并且在相關行業得到了廣泛的應用。

1 PLC的概念

PLC采用可編程的存儲器，用來在其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等功能的面向用戶的指令，并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及其相關外部設備，都應按照易于與工業控制系統聯成一個整體、易于擴展其功能的原則而設計。從該定義可以看出，PLC可完成程序存儲和指令執行，進行信息的處理，從而實現從輸入信號到輸出信號的變換。

2 PLC的主要使用特點

PLC控制的主要特點包括：①功能性強。PLC具有邏輯運算、計數、順序控制、計時、A/D和D/A轉換、數值運算、數據處理等功能。它可對開關量進行控制，也可對模擬量進行控制，既可控制一臺生產設備，也可控制一條生產線。PLC還具有通訊功能，可與上位計算機構成分布式控制系統，實現遙控功能。②通用性強。由于PLC產品的系列化和模塊化，PLC配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。當控制對象的硬件配置確定以后，可通過修改用戶程序，方便快速地適應應用條件的變化。③可靠性高。工業生產對電氣控制設備可靠性的要求非常高，其應當具有很強的抗干擾能力，能夠在惡劣的環境下長期連續可靠地工作，平均無故障時間長，故障修復時間短。而PLC是專為工業控制設計的，能夠適應工業現場的惡劣環境。在PLC的設計和制造過程中，采取了一系列提高可靠性的措施，使PLC的平均無故障時間可達數萬小時，有些優質品牌的產品更高達幾十萬小時。④編程簡單。PLC配備有易于接受和掌握的梯形圖語言，該語言編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近，因此編程方法簡單，易于掌握。⑤控制系統的設計、安裝、調試、維修方便。PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等部件，安裝接線工作量大為減少。PLC的用戶程序大都可以在實驗室模擬調試，調試好后再將PLC控制系統安裝到生產現場，進行聯機統調。⑥在維修方面，PLC的故障率很低，且有完善的診斷功能。一旦PLC外部的輸入裝置和執行機構發生故障，可根據PLC上發光二極管或編程器上提供的信息，迅速查明原因，排除故障，維修比較方便。⑦體積小、功耗低。PLC是將微電子技術應用于工業控制設備的新型產品，結構緊湊，堅固，體積小，質量小，功耗低，而且具有很好的抗震性和適應環境溫度、濕度變化的能力。因此PLC很容易裝入機械設備內部，是實現機電一體化較理想的控制設備。

3 PLC的應用領域

3.1 閉環過程控制

閉環過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續變化的模擬量的閉環控制。PLC通過模擬量I/O模塊實現模擬量與數字量之間的A/D、D/A轉換，并對模擬量進行閉環PID控制，可用PID子程序來實現，也可使用專用的PID模塊。PLC的模擬量控制功能已經廣泛應用于塑料擠壓成型機、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設備，還廣泛地應用于輕工、機械、冶金、電力等行業。

3.2 運動控制

PLC可用于對直線運動或圓周運動的控制。早期直接用開關量 I/O模塊連接位置傳感器與執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。世界上各主要PLC廠家生產的PLC幾乎都有運動控制功能。PLC的運動控制功能廣泛地用于各種機械。

3.3 數據處理

PLC具有數學運算、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集，分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到其他的智能裝置或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

3.4 開關量的邏輯控制

PLC最基本最廣泛的應用領域是開關量的邏輯控制。PLC取代繼電器控制系統，實現邏輯控制。例如，機床電氣控制；運輸帶、包裝機械的控制；注塑機的控制；化工系統中各種泵和電磁閥的控制；冶金企業的高爐上料系統的控制；汽車配裝線、家電的生產線控制等各方面。

3.5 智能設備控制

智能設備作為工業過程自動生產線中的重要設備，已成為未來工業生產自動化的3大支柱之一。現在許多智能設備制造公司，選用PLC作為智能設備控制器來控制各種機械動作。隨著PLC體積進一步縮小，功能進一步增強，PLC在智能設備控制中的應用將更加普遍。

4 結束語

PLC系統技術成熟，性價比較高，運行穩定可靠，開發過程也簡單方便，運行維護成本低，所有這些特點造就了PLC的旺盛生命力。總之隨著近年來我國先進制造業的快速發展，PLC這門先進控制技術將越來越多地深入滲透到各行各業中去，為推動我國工業快速發展做出應有的貢獻。

1 陸運華.可編程控制器PLC綜述［J］.電子制作，2007（7）：6～8

2 孔偉輝等.PLC 推廣應用綜述［J］.機械工業自動化，1993（10）：41～43