淺論自動化控制器件PLC的發展趨勢

【摘 要】自動化控制器PLC自20世紀90年代發展以來，其發展速度越來越快，自動化控制技術也日益完善。本文分析了PLC技術在自動化控制中的重要地位、傳統PLC技術與現代PLC技術的區別以及現代PLC的應用和未來發展。

【關鍵詞】自動化控制；PLC；發展趨勢

0 引言

自動化控制是一種通過利用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息實現對生產過程的檢測、控制、優化、調度和管理。在自動化的控制下能夠達到增加產量、提高產品質量、降低消耗、提高產品安全性的目的。自動化控制是現代控制領域中最重要的一項技術，對提高生產效率具有重要意義，在科學水平不斷進步的今天，自動化控制技術打上科技進步的列車，呈現快速發展的態勢。

1 PLC技術在自動化控制中的重要地位

自動化控制技術自20世紀發展以來，其發展速度越來越快，對自動化控制技術的發展具有重要的推動作用。自動化控制技術主要包含三個層析，按照自下而上的順序可以分為基礎自動化、過程自動化和管理自動化。在自動化控制技術中，較為核心的部分就是基礎自動化和過程自動化。在傳統的自動化系統中，PLC和DCS在基礎自動化中占據核心地位，而管理自動化和過程自動化由計算機和小型機組成。在自動化控制領域中，80%的PLC在I/0少于128點的小型系統中應用較為廣泛，且80%的PLC應用在20個梯形圖指令中就可以將問題解決[1]。從應用的觀點來看，這一統計數據向我們展示了傳統PLC自動化控制領域中的重要作用，對滿足工業控制簡單實用、成本低廉、穩定可靠的要求具有重要意義，從這一面來看，PLC在控制領域占有穩固的地位，從其發展至今不會輕易退出其發展的舞臺。PLC技術之所以有如此重要的作用，與PLC產品追求密不可分。PLC在其發展中根據自身技術和產品發展的需求為基本，同時與新數字技術和新信息技術緊密結合，且在推廣應用過程中采用的是IEC61131國際標準，編程的語言較為校準，傳統的編程語言可以體現在現代的軟件中，PLC的體系結構、控制任務和控制要求等多方的軟件描述進行了改造[2]。從1990年以來，PLC在自動化控制領域的核心地位仍是巋然不動。

2 傳統PLC與現代PLC之間的區別

傳統PLC技術與現代PLC技術之間的差別主要體現在CPU模塊、軟件模型等幾方面。從硬件來看，傳統PLC技術CPU模塊只有一塊，儲存器的容量有限，在100KB以下，I/0以開關量為主，運算速度上，傳統PLC掃描時間更長，一般為幾十至幾百ms，背線總線采用的是傳統的低速系統總線。而現代PLC的CPU模塊不再局限于一塊，可以多塊CPU模塊，儲存器的容量較大，且可以根據實際需要進行配置，I/0有高低速開關量、模擬量和其他不同類型的信號，運算速度較快，可以達到0.2ms，背板總線采用的是高速背板總線或與低速串行總線并存。從軟件方面來看，傳統PLC技術采用的是符合IEC61131.3軟件模型且可以運行，編程語言上采用的是較為靈活且通用的編程語言，如C、C+等，操作系統上，采用的是基于PC的實施商用時鐘；現代PLC軟件模型采用的是符合IEC61131.3軟件模型，在編程語言上，采用的是IEC61131.3模型標準編程語言，操作系統的掃描方式采用了時間驅動和事件驅動，且可以按照程序功能設置不同的掃描周期[3]。從技術層面上，傳統PLC與現代PLC之間的區別根本上體現在軟件模型的不同。現代PLC軟件模型在完整地接觸編程語言以外的全部內容上表現較為出色，使現代PLC突破了傳統PLC的硬件體系結構，使得現代PLC技術簡單實用、成本低廉、穩定可靠的特點更加突出，其應用范圍也較為廣泛。

3 現代PLC的應用以及展望

3.1 現代PLC的應用范圍

由于現代突破了傳統PLC的硬件體系結構，其簡單實用、成本低廉、穩定可靠的特點更加突出，因此在自動化領域受到廣泛的親睞，成為了現代工業自動化領域中的主導力量。從應用范圍上看，PLC的應用范圍主要開關量的邏輯控制、運動控制、模擬量控制、過程量控制、數據處理、聯網通信6種。開關量的邏輯控制，PLC可以借助邏輯控制和順序控制來替代繼電器，因此，PLC在開關量邏輯控制方面應用最為廣泛。運動控制在機床、機器人。裝配機械等方面運用較為廣泛。模擬量控制，因PLC技術具有可以將流量、溫度等模擬量數值轉換為數字值的功能，如此一來，就可以實現CPU處理控制和由轉換模塊實現模擬量控制。過程控制，由于多路模擬量控制和I/o模塊，這樣就可以實現閉環控制。數據處理，由于PLC具有強大的運算和處理能力，在數據采集、分析和處理中具有強大的優勢。聯網通信，由于PLC的連接功能較完善，不同系統之間可以實現聯網通信、數據信息共享和交換，從而形成多級分布式控制系統[4]。

3.2 現代PLC的應用應注意的問題

PLC所處的環境溫度具有一定的限制，一般處于0℃至50℃之間，因此在安裝PLC的時候，要注意與發熱量較大設備上[5]。如果PLC所安裝部位的溫度突破了其極限，則有可能造成控制失效，甚至出現嚴重的后果。由于PLC的溫度范圍較小，所以在應用PLC時，要確保PLC安裝于較大空間內，且空間內的通風散熱效果較為理想，使PLC的各個基本單元和擴展單元之間的間隔要在30.5mm以上。開關柜上面的通風百葉窗，可有可無，但是如果環境溫度處于50℃以上，那么就需要采取措施，如安裝風扇來使通風效果增強，進而降低溫度，確保PLC能夠正常工作。PLC工作環境的濕度也需要進行控制，要控制在85%以內，對凝露現象也要注意控制，以避免其絕緣性遭到破壞。PLC工作環境要保持平穩狀態，不能出現強烈振動現象，為保證PLC工作環境的穩定性，可以采取一些減震措施。PLC工作電源選擇上，應選用直流穩壓電源，從而保證PLC反饋信息的準確性，提高PLC工作的可靠性。

3.3 自動化控制器件PLC展望

隨著網絡技術的快速發展，PLC技術也趁著網絡技術發展的東風乘風破浪，在PLC技術上逐漸形成了PAC技術。在工業控制技術的發展中，自動化控制器件由最初的PLC控制，發展到PC控制，再由傳統PLC控制轉向現代PLC技術和PAC技術。PLC技術的發展使其在自動化市場中的地位更加牢固。而在PLC技術基礎上發展起來的PAC技術以其異型和異構系統之間數據相互交換共享的優勢，成為未來自動化控制的主要發展趨勢。

4 結語

PLC自動化控制技術是科技發展的必然結果，自20世紀90年代以來，PLC技術歷經多個發展階段，不斷使自動化控制技術得到優化，在自動化控制領域應用也日益廣泛，相信在未來PLC控制技術會更加完善，使工業自動化水平提升到更高的平臺。

【參考文獻】

[1]張明家.現代PLC控制技術在工業應用中的發展[J].科技致富向導，2012（14）：360-366.

[2]李樹彬.淺談PLC控制技術在工業自動化中的應用[J].機電信息，2011（30）：121-123.

[3]張波.論PLC技術在工業控制系統中的應用[J].吉林省經濟管理干部學院學報，2011（05）：76-77.

[4]葉曉暉.PLC在電氣自動化中的應用現狀及發展前景概述[J].中國新技術新產品，2009（15）：125-127.

[5]魏斌.PLC及工控機在烏石化熱電廠輸煤系統中的應用[J].石油工業計算機應用，2011（01）：75-76.

[責任編輯：王迎迎]