PLC在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展

郭 杰（天津三星電子有限公司,天津 300462）

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PLC在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展

郭 杰
（天津三星電子有限公司,天津 300462）

摘 要：PLC在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中占有重要地位，本文對PLC的構(gòu)造與功能進(jìn)行了簡單的介紹與分析，進(jìn)而對PLC在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用與存在的問題進(jìn)行了分析研究，最后分析了PLC在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：PLC；工業(yè)自動化；控制領(lǐng)域

1 PLC的簡述

隨著科技的迅速發(fā)展，PLC在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中已經(jīng)成為了主流控制設(shè)備，PLC即可編程控制器的英文名稱縮寫，PLC在處理模擬量、人機(jī)接口、數(shù)字運(yùn)算等方面的功能十分強(qiáng)大，在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛。PLC作為一種數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、維修簡單方便等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中深受歡迎，同時(shí)，PLC在控制現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控的高可靠性以及編程的簡單快捷也使它在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，隨著科技的快速發(fā)展，PLC的控制功能也會朝著過程控制、連續(xù)控制等更加可靠的方向發(fā)展進(jìn)步，這也會更好地促進(jìn)PLC產(chǎn)業(yè)成為工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中的支柱性產(chǎn)業(yè)。

2 PLC的構(gòu)造和功能

（1）PLC的構(gòu)造。PLC主要是由電源、接口電路、I/O電路、CPU以及存儲器等部分組成的。電源包括掉電保護(hù)、備用電源等部分。I/O電路中，相對于系統(tǒng)的輸出電路，可以放大PLC輸出結(jié)果和轉(zhuǎn)化電平，相對于系統(tǒng)的輸入電路，可以隔離輸入信號和轉(zhuǎn)化電平。CPU是中央處理器的英文名稱縮寫。存儲器的主要功能是存儲信息，可以存儲系統(tǒng)與程序上的部分?jǐn)?shù)據(jù)信息。

（2）PLC的通信功能。隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步與發(fā)展，PLC的通信功能也開始在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用起來，通信功能得到了高度重視。PLC通信功能包括，PLC與PLC之間的相互通信、PLC與其他智能電子設(shè)備之間的通信。PLC可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與傳遞，通過其他智能設(shè)備或PC來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這是PLC通信功能的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。

（3）PLC的特點(diǎn)。PLC有著3個(gè)最明顯的特點(diǎn)。首先是通信協(xié)議上的統(tǒng)一，PLC使用國際標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，不同公司生產(chǎn)的設(shè)備也可以相互連接起來，為用戶提供了極大的便利，同時(shí)PLC的開放性也促進(jìn)了PLC產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。其次是PLC與現(xiàn)場總線的密切結(jié)合，現(xiàn)場總線與PLC的關(guān)系十分密切，因?yàn)榇蟛糠脂F(xiàn)場總線都是由PLC的生產(chǎn)廠家開發(fā)生產(chǎn)出來的。最后一個(gè)特點(diǎn)是通信程序編寫設(shè)計(jì)簡單靈活，使用的時(shí)候通信協(xié)議僅僅編寫計(jì)算機(jī)一端就可以了，PLC可以進(jìn)行自動的接受與發(fā)送。為了能夠減少使用者編寫通信協(xié)議的工作量，有的公司還特意設(shè)計(jì)了專門的計(jì)算機(jī)和通信軟件。

3 PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用

（1）開關(guān)量控制。PLC具有可靠性高、維修簡單方便、運(yùn)行速度快等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，不僅節(jié)省下許多人力和時(shí)間，同時(shí)又保證了工作的質(zhì)量，避免了線路冗雜、維修困難的問題。PLC的自動開關(guān)量控制可靠性非常高，它對系統(tǒng)工作的控制是通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)結(jié)合順序繼電器的公式進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后畫梯形圖，進(jìn)行模擬仿真檢查，保證了控制的可靠性與穩(wěn)定性。

（2）模擬量控制。PLC可以根據(jù)對象的特點(diǎn)靈活組裝成系統(tǒng)，功能齊全，控制穩(wěn)定可靠。PLC有CPU模塊、I/O電路模塊、位置模塊、模擬量控制模塊等多個(gè)模塊。PLC模擬量控制模塊使得PLC實(shí)現(xiàn)了過程控制、儀表監(jiān)控的功能。PLC模擬量控制模塊的應(yīng)用使得PLC過程控制的精度得到很大提高，它可以對熱處理的溫度進(jìn)行十分精準(zhǔn)的控制，為熱處理的過程控制與維護(hù)帶來了極大便利，在原來的儀表控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上有了巨大進(jìn)步。

（3）電動機(jī)變頻調(diào)速控制。PLC與變頻器是可以同時(shí)使用的，便于對電機(jī)的運(yùn)行與速度進(jìn)行控制。在PLC與變頻器之間加上電壓平滑電路，然后通過控制時(shí)間影響轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速與時(shí)間成正比關(guān)系，輸出脈沖周期的大小會影響到輸出電壓紋波的數(shù)值。

4 PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域中存在的問題

PLC目前最大的問題是軟硬件體系上的封閉，專用總線、通信協(xié)議、公司結(jié)構(gòu)的不統(tǒng)一帶來的兼容性差的問題，極大地影響了使用者的便利。雖然國家發(fā)行了行業(yè)統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，但問題仍未得到徹底性的解決。

同時(shí)PLC的適應(yīng)性還不夠強(qiáng)，在一些特殊的工業(yè)環(huán)境中，PLC設(shè)備的功能還是會受到影響，影響常規(guī)的工作。PLC對溫度有著嚴(yán)格要求，不能接受陽光的直射，同時(shí)旁邊如果有高溫的儀器設(shè)備也會對PLC的工作產(chǎn)生影響，需要注意避免或者加上散熱設(shè)備。同時(shí)PLC對空氣濕度也有一定的要求，應(yīng)保證空氣濕度不能過高。PLC對震動也有一定要求，需要保證穩(wěn)定科學(xué)的工作環(huán)境，有必要采取一定的防震、減震措施。

5 PLC未來的發(fā)展方向

PLC在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中雖然存在著一些問題，但PLC的未來發(fā)展前景依舊十分廣闊。PLC在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中主要有3個(gè)發(fā)展方向。

（1）種類豐富。PLC在設(shè)計(jì)、產(chǎn)品、功能等多個(gè)方面都有廣闊發(fā)展前景等待開發(fā)。隨著市場經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，PLC為了能夠適應(yīng)市場需求，自身的種類也會逐漸豐富起來。 PLC的種類更加齊全豐富的同時(shí)，也會為使用者帶來更多的方便。

（2）高速度、大容量。由于高速度、大容量的市場需求，PLC對計(jì)算能力也會進(jìn)行深層次的升級。PLC控制系統(tǒng)在不遠(yuǎn)的將來會更加廣泛地運(yùn)用到工業(yè)領(lǐng)域中去。

（3）編程語言高級化。隨著控制領(lǐng)域?qū)LC編程邏輯復(fù)雜程度的需求不斷發(fā)展，PLC編程語言朝著高級化、多樣化的方向進(jìn)行開發(fā)也是必然的發(fā)展趨勢。

6 總結(jié)

本文簡單地介紹了PLC的結(jié)構(gòu)組成與功能特點(diǎn)，PLC是目前最先進(jìn)的工業(yè)自動化控制設(shè)備，有著獨(dú)特的構(gòu)造。同時(shí)本文對PLC的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究，闡述了PLC的功能并分析了目前仍存在的一些問題，最后對PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析研究，希望能夠促進(jìn)PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域中更好的發(fā)展進(jìn)步。

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.025

作者簡介：郭杰（1981-），男，天津人，研究方向：自動化。