關于工業自動化控制中可編程控制器的應用分析

柯祖來，黃立平

（貴州航天烏江機電設備有限責任公司，貴州遵義，563000）

1 可編程控制器介紹

所謂的可編程控制器所致的就是一種控制運算與操作數字的裝置，能夠有效融合自動控制、通信、計算機技術的電子系統。開發可編程控制器是為了基于工業環境下控制單臺設備到自動化整個工廠流程，其主要存在著可靠性強、靈活組裝、體積小、抗干擾能力強、簡單編程等優勢。可編程控制器在當前設計與開發軟硬件技術條件下，相對有著更為簡單編程過程，極大增強系統與功能開放性。如今可編程控制器在冶金、輕工、造紙、電力、化工、機械制造等領域廣泛應用，這是一個現代工業控制的支柱，為機電一體化進程起到有效的推動作用。

可編程控制器主要涉及技術領域為綜合網絡技術、位置控制、過程控制、生產監控和管理、順序控制等。最近幾年隨著更為成熟的可編程控制器技術，極大的縮短更新換代周期，生產廠家推出的新型可編程控制器具備更強的功能，導致存在著更高的性價比。現代可編程控制器尤其是小型可編程控制器往往擁有以下功能：第一是脈沖捕獲功能，能夠進行脈沖的捕獲與輸入；第二是三十二為高速計數，能夠獲得100kHz的計數頻率，如果該值處于限制值，能夠通過中斷將輸出可編程控制器改變，限制計數頻率；第三是高速輸出功能，主要的有脈寬調制與脈沖列高速輸出功能；第四是別的功能，例如中斷功能可以實時鐘模塊或者內置實時鐘，存在替代鋰電池的EEPROM，內置輸入電位器，絕對不用維護可編程控制器。

2 可編程控制器通信功能與特點

2.1 通信功能

由于持續發展的計算機技術背景下，控制系統尤其是工業自動化控制廣泛應用網絡通信，為此十分重視通信功能。可編程控制器可以劃分成可編程控制器相互之間通信與可編程控制器和別的智能設備通信。通過共享或者傳遞重要數據給別的系統實施處理信息，這是可編程控制器突出特點。然而隨著持續強化可編程控制器通信功能，例如三菱公司開發的FX系列可編程控制器，借助于介入開放式通信網絡，通過MELSEC遠程鏈接DeviceNet接口模塊、CC-Link系統主站模塊、AS-I模塊、CC-Link接口模塊等，組成遠程I/O網絡FX提供專用通信協議，這一協議與通信中的ASCII傳輸模式相符，可編程控制器尚未需要實施用戶編程，用戶僅僅只是進行簡單設置就能夠做到自動通信。

2.2 特點

（1）簡單化設計通信程序。借助通信協議僅僅只是在計算機這方面程序編寫，能夠自動接收發送可編程控制器，相當一部分的廠家還專門設計可編程控制器與計算機接口軟件，將用戶進行計算機通信程序編寫的工作量減少。（2）與現場總線密切結合。由于可編程控制器生產廠家開發出比較多的現場總線，那么這也就使得現場總線密切聯系可編程控制器。在可編程控制器中，AS-I、Profubus等比較多使用而且進入到國際標準的現場總線。（3）統一通信協議。可編程控制器發展趨勢則是借助國際標準通信協議，便于不同廠家產品互聯互通與用戶使用，有效提升通信開放程度。

3 工業自動化控制中可編程控制器的應用與面臨問題

3.1 工業自動化控制中可編程控制器的應用

（1）開關量控制。可編程控制器自動開關量這是繼電器控制替代品，能夠將控制可靠性提高，能夠借助中間繼電器將系統動作控制，設計遵循順序控制器公式，畫出順序控制器將一些梯形圖控制，遵循模擬仿真實施檢查，為規范化設計提供保證。（2）模擬量控制。可編程控制器按照控制對象特征，借助組合功能模塊成功組裝齊全功能控制系統，靈活實施控制系統。可編程控制器主要劃分成通訊模塊、位置控制模塊、I/O模塊、模擬量控制模塊、高速計數模塊、主機模塊等。可編程控制器模擬量控制使得過程控制系統精度有效提升，能夠嚴格控制熱處理的保溫、降溫、升溫等過程，便于實施控制設計與維護熱處理過程，這些根本不能在之前的儀表控制系統中做到。（3）位置控制。位置控制在工業自動化控制中擁有十分重要位置。搬運定位控制、主軸精確分度控制、機床刀具串刀補償控制這些在工業生產領域是位置控制方式。可編程控制器借助步進電機控制，將脈沖發送給步進電機饒組，使得步進電機位移得以精確確定，實現位置控制。（4）系統集中控制。可編程控制器能夠做到自動化控制，并且也比較適用在系統本身控制，比如檢測與顯示控制系統故障等。控制系統原理則是按照時限故障檢測與邏輯錯誤檢測原則實施系統監控。機床設備所有工步處于工作循環中的執行應該耗費一定時間，能夠在工步動作檢測過程中將定時器啟動，另外還講定時器輸出信號當成自動停機信號或者啟動報警信號。（5）電動機變頻調速控制。可編程控制器指令系統能夠共同和變頻器一起使用，以便能夠對運轉與調速電機進行控制。通過在可編程控制器與PWM輸出變頻器之間加上電壓平滑電路，等到完成之后借助PWM指令中的數值t設置來進行轉速控制，轉速與t則是成正比，PWM指令輸出脈沖周期大小影響輸出電壓波紋。

3.2 工業自動化控制中可編程控制器應用存在問題

可編程控制器所面臨最大弊端就是封閉的軟硬件體系，各個企業不一致的結構、專用通信網絡協議、專用總線等導致出現各種不兼容。即便在1992年頒布實施了《可編程序控制器編程軟件標準》，然而相當多工業生產環境比較容易影響使用可編程控制器，這會對正常運行可編程控制器造成阻礙。

（1）溫度限制。限制可編程控制器工作溫度則是在零攝氏度到五十五攝氏度的范圍，針對這樣的情況，安裝可編程控制器環節應該將散熱性的相關要求充分考慮進來，有效預防陽光直射，最大限度的遠離大發熱量的別的設備。黨出現周邊溫度比五十五攝氏度高，那么應該安裝制冷設置或者通風裝置，使得可編程控制器工作溫度得到降低，將可編程控制器正常工作溫度需求滿足。（2）濕度限制。要想對可編程控制器元件穩定性提供保證，那么就應該高度重視控制濕度。而元器件所具備的絕緣性密切聯系著環境水汽含量，那么就應該確保處于85%以下的相對空氣濕度。（3）震動控制。可編程控制器往往會存在著一定的防震要求，那么就應該讓其工作環境最大限度的遠離頻率處于10Hz至55Hz幅度的震動，并且在有必要的時候還應該借助相關措施將震動危害減少。

4 結語

應用可編程控制器趨勢則是應該保持這多品種、大容量以及高速度，更為豐富的智能模塊，多樣化和高級化的編程語言。應用可編程控制器應該具備更加廣泛的范圍與更為成熟的技術。可編程控制器在電動機變頻調速控制、位置控制、開關量控制、系統集中控制、模擬量控制等領域擁有著更為成熟的應用，可編程控制器這是未來工業自動化發展的一個十分重要的支撐與保證。

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