淺談PCL可編程控制器在工業(yè)上的應(yīng)用

鄒睿+周靖超+李夢(mèng)杰

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，PLC可編程控制器在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展下也取得了快速的進(jìn)步，由于其具有較多的優(yōu)點(diǎn)，所以在多個(gè)行業(yè)內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，成為各領(lǐng)域控制系統(tǒng)的核心。本文對(duì)PLC可編程控制器的組成和特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)PLC在工業(yè)上的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵字：PLC可編程控制器;組成;特點(diǎn);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM571.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1、PLC的結(jié)構(gòu)及原理

PLC是以微處理器為基礎(chǔ)的通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，其有效的綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，所以將PLC作為控制系統(tǒng)的核心，不僅可以有效的減小控制系統(tǒng)的體積，而且其功能和穩(wěn)定性會(huì)更好，成本也會(huì)有較大程度的降低。同時(shí)，PLC在運(yùn)行時(shí)其工作是采用掃描技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，即PLC的CPU按照一定的速度來完成輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新這一個(gè)掃描周期，并不停的進(jìn)行重復(fù)執(zhí)行。

2、PLC可編程控制器的組成

2.1 硬件結(jié)構(gòu)

（1）中央處理單元CPU

中央處理器相當(dāng)于可編程控制器的大腦，其不僅起著運(yùn)算器和控制器的功能，而且可以對(duì)信息進(jìn)行處理和控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)整機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)的作用，所以CPU性能直接關(guān)系到PLC技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際工作中，PLC的檔次越高，性能就越好，運(yùn)算速度越快。

（2）存儲(chǔ)器

控制系統(tǒng)的程序、數(shù)據(jù)和信息等都可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)，也稱為內(nèi)存;對(duì)于存入系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，它是由控制器廠家進(jìn)行編寫的，對(duì)可編程控制器的程序進(jìn)行控制及完成。

（3）輸入輸出單元

輸入輸出模塊是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O裝置或其它外部設(shè)備之間的連接部件。PLC通過輸入模塊把工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過程的各種控制信號(hào)讀入主機(jī)，通過用戶程序的運(yùn)算與操作，將結(jié)果傳輸?shù)捷敵瞿K。輸出模塊電路將中央處理單元送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、電機(jī)等相應(yīng)的被控執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

（4）電源

由于中央處理單元、存儲(chǔ)器和輸入輸出模塊在正常運(yùn)行過程中，其所需要的電源是直流電源，所以為了使PLC能夠正常的進(jìn)行工作，則需要利用電源部件將交流電源進(jìn)行轉(zhuǎn)變。

（5）編程器

編程器是編制、編輯、調(diào)試、監(jiān)控用戶程序的必備設(shè)備。它通過通信接口與CPU聯(lián)系，完成人機(jī)對(duì)話的功能。

（6）外部設(shè)備

除編程器外還有上位計(jì)算機(jī)、圖形監(jiān)控系統(tǒng)、打印機(jī)、條碼判讀器等，這些外部設(shè)備可以通過外部設(shè)備接口與主機(jī)相連，用以完成相應(yīng)的控制與操作。

2.2 軟件系統(tǒng)

（1）PLC的軟件程序

軟件程序分為系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程序是PLC工作的基礎(chǔ)，采用匯編語言編寫，在PLC出廠時(shí)就已固化于ROM的系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中，不需要用戶干預(yù)。

（2）編程語言

PLC是采用軟件編程邏輯代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬件布線邏輯，實(shí)現(xiàn)控制作用。PLC的編程語言面向被控對(duì)象、面向操作者，易于為熟悉繼電接觸器控制電路的廣大電氣工程技術(shù)人員理解和掌握。

3、PLC的特點(diǎn)

3.1 可靠性高

PLC系統(tǒng)從其電路結(jié)構(gòu)上看，其采用的為大規(guī)模的集成電路，而且其制造工藝也較為嚴(yán)格，同時(shí)還采用了抗干擾技術(shù)，所以其可靠性較高，而且利用PLC機(jī)外電路所構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其接點(diǎn)與繼電接觸器系統(tǒng)相比，其數(shù)量有很大程度上的減少，所以有效的降低了運(yùn)行時(shí)的故障率。而且PLC本身還帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，所以一旦發(fā)現(xiàn)故障可能在第一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行報(bào)警。

3.2 適用廣泛

目前在PLC的應(yīng)用中其已得到不斷的發(fā)展和完善，不僅產(chǎn)品已初具規(guī)模，而且其產(chǎn)品在各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合都可以應(yīng)用，而且在邏輯處理功能的基礎(chǔ)上，其數(shù)據(jù)運(yùn)算能力也不斷的完善，在各種數(shù)字控制領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。而且隨著PLC功能單元的發(fā)展，其在工業(yè)控制領(lǐng)域中已得到有效的滲透，不僅通信能力得到增強(qiáng)，而且人機(jī)界面技術(shù)也得到較快的發(fā)展，所以在多種領(lǐng)域其控制系統(tǒng)中都以PLC為其核心。

3.3 建造、維護(hù)方便

PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造工作量小、維護(hù)方便，容易改造。更重要的是通過程序的改變，可以使同一設(shè)備改變生產(chǎn)過程成為可能，為多品種、小批量生產(chǎn)提供了條件。

3.4 體積小、能耗低

以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，質(zhì)量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，因此，PLC是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。

4、可編程控制器的工業(yè)應(yīng)用

4.1 電器控制器

PLC作為工業(yè)控制裝置，從其結(jié)構(gòu)和功能上可以將其看成是新型的以計(jì)算機(jī)為內(nèi)核的電器控制器，也可將其看成是由電器和電路構(gòu)成的電器控制器。利用可編程控制器進(jìn)行工作，可以對(duì)存儲(chǔ)器中的各種數(shù)據(jù)依據(jù)程序進(jìn)行處理，這些數(shù)據(jù)主要都是系統(tǒng)傳感器和主令電器所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，不僅有數(shù)字量也有模擬量，其數(shù)據(jù)經(jīng)PLC處理后送到機(jī)外，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)、電磁閥和其他執(zhí)行器的控制工作。它們的動(dòng)作反映控制系統(tǒng)中的各種事件。因此可以說PLC是依一定的應(yīng)用程序處理現(xiàn)場(chǎng)各類事件（數(shù)據(jù)）的機(jī)器。

4.2 實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)

全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)全光化，這也就意味著信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換。目前，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展雖然是初期階段，但已經(jīng)顯示出了良好的發(fā)展前景。它具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性，并能提供巨大的帶寬、容量超大、處理速度極高、誤碼率較低，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組網(wǎng)非常靈活，可以隨時(shí)增加新節(jié)點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但是，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等良好地相結(jié)合。

5、結(jié)語

PLC由于其具有較高的性能和較好的經(jīng)濟(jì)性，而且適應(yīng)性和可靠性都較強(qiáng)，使用更加的方便，所以在眾多領(lǐng)域的控制系統(tǒng)中都得到廣泛的應(yīng)用，而且隨著PLC制造成本的下降，功能的不斷過磅，其市場(chǎng)發(fā)展前景將會(huì)更加廣闊。