PLC在工業(yè)自動化過程控制中的應用

王海濤

摘? ?要：近年來，在工業(yè)自動化控制中使用了PLC技術，使生產(chǎn)效率有了顯著提高。因此，文章以PLC技術與工業(yè)自動化過程控制分析為切入點，對PLC技術的工作原理、技術特點、實際應用以及未來展望展開逐步剖析、探究，旨在促進我國工業(yè)自動化過程控制技術的不斷發(fā)展與提升。

關鍵詞：可編程邏輯控制器;工業(yè)自動化;過程控制;應用

現(xiàn)階段，科學技術的飛速發(fā)展促使工業(yè)生產(chǎn)自動化控制領域的技術工藝以及流程得到了極大的改進與突破，在一定程度上對于提升工業(yè)生產(chǎn)效率、實現(xiàn)自動化生產(chǎn)精度等方面的控制具有極大現(xiàn)實意義。其中，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技術在工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境下，尤其是在工業(yè)自動化過程控制的應用意義較大。因此，本文對PLC技術在工業(yè)自動化過程控制領域中的應用展開探究、分析，以期在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模以及領域不斷擴展的形勢下，更好地發(fā)揮PLC技術的應用價值以及潛能，促進我國工業(yè)自動化生產(chǎn)技術的不斷發(fā)展與成熟[1]。

1? ? PLC及工業(yè)自動化過程控制分析

1.1? PLC的定義分析

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，PLC技術的應用可以實現(xiàn)對自動化生產(chǎn)過程的計算、順序控制以及邏輯運算等任務，也就是說可編程邏輯控制器在接收到系統(tǒng)所發(fā)出的工作指令后，可以自動地完成對不同機械設備或自動化生產(chǎn)過程的控制。相比較而言，PLC是應用于工業(yè)生產(chǎn)領域的專用控制設備，與微型計算機的結(jié)構組成基本相同，由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，其中，中央處理器是保持PLC系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運行的不可或缺的重要部件[2]。

1.2? 工業(yè)自動化過程控制

工業(yè)自動化過程控制是一項涵蓋較多生產(chǎn)工序流程以及生產(chǎn)工藝方法的生產(chǎn)過程，在這一過程中，實現(xiàn)自動化是其過程控制的核心環(huán)節(jié)。同時，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及發(fā)展過程中，將工業(yè)自動化控制技術應用其中，以實現(xiàn)集成化、自動化的生產(chǎn)流程，對于提升整個工業(yè)生產(chǎn)效率及生產(chǎn)精度具有重要意義。除此之外，在工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中，發(fā)揮PLC技術優(yōu)勢，對于提升生產(chǎn)的自動化過程控制水平以及質(zhì)量具有十分積極的作用。

2? ? PLC控制技術的工作原理

2.1? 輸入采樣階段

在PLC控制技術應用過程中，對輸入指令進行采樣是整個技術控制過程的核心任務。在實際作業(yè)過程中，所有輸入數(shù)據(jù)及狀態(tài)都會通過PLC進行掃描，之后會將其儲存在特定的區(qū)域內(nèi)，在完成全部數(shù)據(jù)與狀態(tài)采集工作后，PLC技術會根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程控制要求進行自動指令執(zhí)行。同時，在指令執(zhí)行環(huán)節(jié)，系統(tǒng)會對特定區(qū)域中的數(shù)據(jù)進行更新，其目的是確保數(shù)據(jù)的完整性及準確性。此外，在后續(xù)自動執(zhí)行操作過程中，所采集數(shù)據(jù)及狀態(tài)會保持不變，但在運行過程中數(shù)據(jù)及狀態(tài)會存在差異，這種差異會在控制階段得到平復，且之后不再出現(xiàn)浮動[3]。

2.2? 程序執(zhí)行階段

當工業(yè)自動化過程控制進行至程序執(zhí)行階段時，PLC會自動完成對相應用戶程序的掃描，以確保程序的標準性。在程序執(zhí)行階段，PLC的掃描工作會按照固定的方式與順序進行，進而確保其運算結(jié)果的準確性。同時，對于這一階段的運算結(jié)果必須要與采樣階段的數(shù)據(jù)及狀態(tài)進行比對，只有在兩個階段所呈現(xiàn)的狀態(tài)保持一致時才能繼續(xù)開展下一步任務[4]。

2.3? 輸出刷新階段

在完成以上兩階段工作任務后，工業(yè)自動化過程控制進入到輸出刷新階段，在這一階段需要將前兩階段固定區(qū)域中數(shù)據(jù)及狀態(tài)進行輸出刷新。同時，只有在輸出的控制電路驅(qū)動傳遞至外圍設備，且實現(xiàn)預期具體的動作任務時，整個PLC技術控制才算結(jié)束。

3? ? PLC裝置的特點

3.1? 功能強大，性價比高

PLC裝置在工業(yè)自動化過程控制中的不斷改進，使其在各項功能方面都有所提升，并逐步趨向完整化。當前PLC裝置為了更好地適應工業(yè)發(fā)展的需求，裝置中的核心部件也過渡到標準化與模塊化，且功能越來越強大，性價比也越來越高，不同等級系列的產(chǎn)品裝置能夠很好地適應各種配套裝備的應用。此外，PLC裝置實現(xiàn)對整個自動化過程控制的監(jiān)控，對于不斷提升工業(yè)自動化過程控制水平具有重要價值。

3.2? 操作簡單，通用性強

在PLC裝置運行過程中，各項功能的呈現(xiàn)都是借助編程語言來控制運行的，要不斷擴大PLC裝置的應用范圍以及性能提升，就需要對其程序語言進行改寫與輸入。對于PLC裝置來說，其編程語言程序的輸入與改寫操作較為簡單，通用性較強。首先，在進行程序輸入時，PLC裝置能夠?qū)Τ绦蜻M行全面顯示，對于操作比較有利。其次，PLC裝置在具體應用過程中，一旦出現(xiàn)生產(chǎn)工藝或者設備更新，只需對相關程序進行調(diào)整或修改即可，其通用性較強。最后，PLC裝置的各個輸入輸出接口都具有標準性，因此，連接較為方便，且其運用梯形程序編程，操作簡便。

3.3? 抗干擾能力強，可靠性高

通常情況下，大部分電子通信產(chǎn)品在實際使用過程中，都會或多或少地受到周圍環(huán)境因素的影響，進而直接影響其正常運行效率。對于PLC裝置來說，其運行工作環(huán)境主要是中心控制室或者是實際生產(chǎn)設備現(xiàn)場等，在這些環(huán)境下的電路以及電磁干擾力較強，PLC裝置由于內(nèi)部利用多層抗干擾技術，因此，PLC裝置對于環(huán)境干擾因素的抵抗能力較強，可靠性也比較高。

3.4? 系統(tǒng)的設計先進，便于改造

與其他裝置相比，PLC裝置在整個系統(tǒng)設計方面相對較先進，尤其是在裝置的體積、重量以及能耗等方面的設計較為精簡，在實際應用中更加方便。與此同時，在進行裝置改造時也較為容易，對于實現(xiàn)PLC裝置的機電一體化具有重要價值。除此之外，PLC裝置通過不斷的結(jié)構優(yōu)化，極大縮減存儲邏輯外部接線數(shù)量，易于安裝調(diào)試及維護。

4? ? PLC裝置在工業(yè)自動化控制中的應用

4.1? 開關量控制

在工業(yè)自動化過程控制中，實現(xiàn)開關量控制是PLC裝置廣泛應用的重要原因之一。在實際生產(chǎn)中，利用開關量控制可以自動完成順序控制以及邏輯控制。PLC裝置在開關量控制方面的功能較強，若將PLC裝置與計算機網(wǎng)絡進行連接，還可以實現(xiàn)無數(shù)開關量的自動控制以及多種樣式的邏輯控制。因此，PLC裝置在開關量控制方面的應用，對于提升工業(yè)生產(chǎn)控制效率以及自動化水平具有作用。

4.2? 系統(tǒng)集中控制

在工業(yè)自動化過程控制中，PLC裝置的應用既可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的集中控制，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)自身的集中控制，特別是在系統(tǒng)顯示以及故障檢測等方面的控制。同時，通過邏輯錯誤檢測以及時限故障對系統(tǒng)展開監(jiān)控，是系統(tǒng)集中控制的主要原理基礎，尤其是在利用機床進行生產(chǎn)時，每一工步的執(zhí)行都需要相應的運行時間，因此，在運行時間內(nèi)，利用PLC裝置進行集中控制就可以同時實現(xiàn)對工步檢測以及定時器的開啟工作。另外，在自動化控制系統(tǒng)正常運行期間，電控系統(tǒng)各個單元都會按照一定的邏輯運行，一旦設備出現(xiàn)故障，系統(tǒng)中預設的邏輯關系就會受到直接影響，這時預設的控制系統(tǒng)通過分析故障進而進行警報提醒，因此，系統(tǒng)集中控制的應用能降低故障發(fā)生概率，對于維持系統(tǒng)正常運行具有重要意義。

4.3? 模擬量控制

按照所要控制對象的特征進行功能模塊組合，是PLC控制技術的重要功能，且PLC裝置通過模擬量進行控制的操作較為靈活。在工業(yè)自動化過程控制中，通過PLC裝置控制模擬量以完成對各個模塊的控制是模擬量控制技術的核心，這種技術的使用既可以完成對過程的控制，同時，能夠較好地控制儀表運轉(zhuǎn)。另外，電流、電壓、溫度等模擬量在工業(yè)生產(chǎn)過程中是不斷浮動的，在過程控制中利用PLC裝置可以控制這些模擬量的變化，它通過分析與計算實現(xiàn)一種閉環(huán)控制，在一定程度上保證了工業(yè)生產(chǎn)的安全性以及可靠性。

4.4? 運動控制

在工業(yè)過程控制中，實現(xiàn)對位置的控制，主要是利用PLC裝置對其運動進行控制。在實際生產(chǎn)過程中，PLC裝置主要通過脈沖量對機械運行軌跡展開控制，且在這一過程中的脈沖位移量比較小，故其對于位置控制的精度較高。另外，要實現(xiàn)運動控制，PLC裝置需要利用專用的運動控制模塊，以適應各種工作環(huán)境下的運動控制。

4.5? PLC在工業(yè)技術中的應用

PLC裝置以其較為突出的功能和技術優(yōu)勢，為工業(yè)自動化過程控制提供安全性以及可靠性技術支持，同時，為工業(yè)領域自動化生產(chǎn)提供有效的應對措施，較好地適應當前現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的需求。另外，在工業(yè)自動化控制生產(chǎn)過程中，PLC技術融合通信技術、自動化技術以及計算機技術實現(xiàn)對車間生產(chǎn)、單臺機械設備自動化控制，讓整個自動化生產(chǎn)操作更為簡潔，方便對整個過程的監(jiān)控。

5? ? PLC在工業(yè)自動化領域的未來發(fā)展

5.1? PLC系統(tǒng)豐富化

當前，隨著PLC技術的不斷發(fā)展、成熟，我國社會經(jīng)濟市場的發(fā)展呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長的趨勢。然而，為適應市場經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的需求，PLC系統(tǒng)功能要求越來越高，因此，對PLC系統(tǒng)進行豐富化是工業(yè)自動化過程控制發(fā)展的重要課題。為實現(xiàn)PLC系統(tǒng)在工業(yè)自動化領域的預期發(fā)展目標，根據(jù)工業(yè)自動化實際生產(chǎn)現(xiàn)狀對其系統(tǒng)進行必要的技術創(chuàng)新及設計，不斷豐富PLC系統(tǒng)。

5.2? 系統(tǒng)升級

在科學技術飛速發(fā)展的推動下，我國各行各業(yè)的發(fā)展都發(fā)生了巨大的變化，尤其是信息通信領域的發(fā)展必將是未來各個行業(yè)發(fā)展不可或缺的推動因素。因此，對PLC系統(tǒng)進行升級以及優(yōu)化，對于提升工業(yè)自動化生產(chǎn)控制具有積極作用。與此同時，PLC系統(tǒng)的不斷升級也會更好地將其性能優(yōu)勢發(fā)揮出來，以適應當前自動化裝備運行的需求。

6? ? 結(jié)語

綜上所述，PLC裝置系統(tǒng)的功能性較強，且操作簡便，因此，它在工業(yè)自動化過程控制領域得到極大的推廣與普及。在工業(yè)自動化過程控制中應用PLC裝置在一定程度上提升了工業(yè)自動化水平、自動化生產(chǎn)精度，這對于推動我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、維持社會經(jīng)濟的穩(wěn)定具有十分積極的意義。因此，在未來工業(yè)自動化的發(fā)展過程中，要不斷豐富PLC裝置系統(tǒng)功能，并對系統(tǒng)進行逐漸優(yōu)化、升級，借助計算機技術的發(fā)展對PLC系統(tǒng)編程語言進行改進與完善。

[參考文獻]

[1]周天平，吳霞，曹笑歌.論智能控制在工業(yè)自動化過程控制中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2019（17）：156-157.

[2]宋陽.PLC應用于工業(yè)自動化控制中的作用研究[J].電子世界，2018（21）：200.

[3]鄭華平.PLC在工業(yè)自動化控制中的應用研究[J].低碳世界，2018（8）：379-380.

[4]張偉，王麗艷.PLC及其在工業(yè)自動化控制中的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（12）：120.