PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化建設(shè)中的有效應(yīng)用

吳小芳

摘 要：PLC是在工業(yè)運(yùn)用環(huán)境下研發(fā)的一款以數(shù)字運(yùn)算進(jìn)行操作的電子系統(tǒng)裝置，其在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用給工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域帶來了新的發(fā)展。本文就PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化建設(shè)中的應(yīng)用展開討論和分析，為PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的發(fā)展提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：PLC；工業(yè)自動(dòng)化；應(yīng)用領(lǐng)域

1 PLC的組成結(jié)構(gòu)

PLC是由電源、中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路及編程設(shè)備等主要構(gòu)件組成，其中電源是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源泉，其作用是保證PLC各模塊的集成電路保持正常運(yùn)行；中央處理器是系統(tǒng)進(jìn)行邏輯計(jì)算，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，其是PLC的控制中樞和核心；存儲(chǔ)器的作用顧名思義就是存儲(chǔ)系統(tǒng)各個(gè)模塊運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，以及系統(tǒng)用戶程度、監(jiān)控程度、邏輯變量等相關(guān)信息，存儲(chǔ)器主要包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器；輸入輸出接口電路是PLC與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行信息輸入或輸出的連接通道，在該通道工作過程中，通常可以按照輸入輸出接口的點(diǎn)數(shù)來確定模塊的規(guī)格與數(shù)量，而各模塊最大規(guī)格和數(shù)量需由PLC系統(tǒng)底板的槽數(shù)來決定；編程設(shè)備是對PLC進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行和檢查維護(hù)，其不直接參與整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行與控制。上述所描述的幾種構(gòu)件是PLC的主要組成構(gòu)件，除此之外，還有功能模塊、通信模塊等重要組成構(gòu)件。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 PLC的組成結(jié)構(gòu)

2 PLC的工作原理

PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的工作流程主要由三個(gè)部分組成，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新。這三個(gè)部分的工作完成后才算一個(gè)掃描周期，其在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的運(yùn)行是按照標(biāo)準(zhǔn)速度重復(fù)完成三部分工作。

首先，輸入采樣，這一階段，PLC將各接口的狀態(tài)和數(shù)據(jù)讀入，然后存入I/O映象區(qū)中所對應(yīng)的單元內(nèi)，當(dāng)掃面周期一致的情況下，存入單元內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不變。在此階段需要注意一個(gè)問題，當(dāng)輸入脈沖信號時(shí)，需要保證輸入信號寬度大于一個(gè)掃描周期，這樣才能保證信號被讀入。

其次，用戶程度執(zhí)行，PLC掃描用戶程序的順序形式是按梯形圖進(jìn)行自上而下掃描的，而各梯形圖各個(gè)觸電構(gòu)成的控制線路，是按照從左往右、先上后下的順序進(jìn)行邏輯運(yùn)算的。在該項(xiàng)工作完成后，需要根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，對輸出點(diǎn)的邏輯線圈內(nèi)對應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)或I/O映象區(qū)狀態(tài)進(jìn)行刷新處理，而排在上面的數(shù)據(jù)刷新需要在下一個(gè)掃描周期內(nèi)進(jìn)行。

最后，輸出刷新，這一階段是PLC工作流程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，在這過程中，中央處理單元要根據(jù)上部分的具體情況進(jìn)行處理，對上部分I/O映象區(qū)內(nèi)對相應(yīng)的數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行刷新處理，另外，還需要在輸出電路中的驅(qū)動(dòng)程序幫助下對鎖定電路進(jìn)行刷新處理，驅(qū)動(dòng)輸出電路輸出到相應(yīng)的外設(shè)，以此完成PLC的一個(gè)工作流程。

3 PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 控制信息

在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，PLC具備多種計(jì)算功能，對整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算起到十分重要的作用，如將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送、轉(zhuǎn)換、運(yùn)算及排序等。同時(shí)其還能夠?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、處理和分析。若工業(yè)生產(chǎn)中顯示控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，PLC會(huì)根據(jù)故障時(shí)限進(jìn)行階段檢測和監(jiān)控，設(shè)備在進(jìn)行連續(xù)工序內(nèi)容執(zhí)行時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生時(shí)間間隔，控制人員可以在設(shè)備同步運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，將定時(shí)器發(fā)出的信號作為故障處理信號。但定時(shí)器的生效時(shí)間大于連續(xù)工序時(shí)間間隔，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障后必然會(huì)影響或破壞連續(xù)關(guān)系，采用PLC的信息控制可以有效避免故障程序出錯(cuò)，從而降低系統(tǒng)故障控制的難度。

3.2 控制模擬量

工業(yè)生產(chǎn)過程中，要對設(shè)備的溫度、速度、壓力等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行控制，PLC可以根據(jù)不同控制對象的具體情況進(jìn)行編程和模擬，將各種連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確地控制，保證工作熱處理過程達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)，各工業(yè)自動(dòng)化熱處理過程的控制與維護(hù)帶來有效保障。

3.3 控制開關(guān)量

隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制的不斷發(fā)展，PLC的發(fā)展與運(yùn)用水平不斷提高，以往的繼電器電路被軟件虛擬繼電器所取代，其不僅可供單臺設(shè)備運(yùn)用與控制，還可供多臺設(shè)備運(yùn)用與控制，從而實(shí)現(xiàn)以開關(guān)量輸入輸出為控制邏輯的大范圍應(yīng)用，并形成集成化水平較高的控制系統(tǒng)。PLC設(shè)計(jì)數(shù)字運(yùn)算系統(tǒng)在工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用具有較大的優(yōu)勢，其具有維修方便、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，有效提高了工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

3.4 位置控制

PLC的位置控制在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，由于工業(yè)設(shè)備制造過程中，需要對各種設(shè)備的補(bǔ)償、搬運(yùn)定位、主軸精確度等進(jìn)行控制，而這些控制工作都屬于位置控制的范疇。PLC的位置控制主要是在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，對各種設(shè)備的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，以此實(shí)現(xiàn)脈沖控制，從而達(dá)到對整個(gè)位置實(shí)施控制的目的。

3.5 系統(tǒng)集中控制

PLC可以利用網(wǎng)口組成工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，然后使其在一個(gè)集中的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行其他控制器的數(shù)據(jù)交換，從而實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，這是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集中控制的有效方法之一。PLC還可以利用串口組成現(xiàn)場總線，在其底板的通迅功能控制儀器上讀取數(shù)據(jù)，以此達(dá)到集中控制的目的；另外還能對動(dòng)態(tài)畫面進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，其實(shí)現(xiàn)方法是利用PLC連接觸摸屏或者上位機(jī)組態(tài)軟件。

4 PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應(yīng)用前景

當(dāng)前，PLC在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制，隨著PLC在各種數(shù)字運(yùn)算和模擬量控制方面的應(yīng)用水平不斷提高，其將逐步成為工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備。PLC的自動(dòng)化控制功能符合工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的要求，其能夠?yàn)楝F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)完善的控制方案，工廠利用PLC對自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時(shí)也能對中央控制器提供可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，提高產(chǎn)品檢測質(zhì)量。

傳統(tǒng)的PC機(jī)上，PLC的主要用來進(jìn)行電腦編程器操作，但是工業(yè)環(huán)境下需要配合工業(yè)控制計(jì)算機(jī)來運(yùn)用，然而，隨著計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)與應(yīng)用，這一問題得到有效解決，由此可見，PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用將會(huì)越來越廣闊。從未來發(fā)展趨勢來看，PLC應(yīng)用功能將主要以擴(kuò)大容量、提高傳輸速度為主，而且還會(huì)不斷提高生產(chǎn)技術(shù)，加大高級編程語言的設(shè)計(jì)，發(fā)展多樣化的PLC產(chǎn)品，從而使其成為我國工業(yè)自動(dòng)化未來發(fā)展的重要技術(shù)力量。

5 結(jié)束語

綜上所述，PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化建設(shè)中的應(yīng)用，不僅能夠在一定程度上節(jié)約大量資源，還能提高工業(yè)行業(yè)的自動(dòng)化水平，提高工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量，使工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的各項(xiàng)工作保持穩(wěn)定、有序的運(yùn)行狀態(tài)，使其更加完善和便利。因此，加強(qiáng)對PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析，對促進(jìn)PLC在工業(yè)自動(dòng)化建設(shè)中的發(fā)展與應(yīng)用有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]藍(lán)昭藝.工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中PLC裝置的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（2）.

[2]肖彩紅，田秀成.工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析與發(fā)展展望[J].電子世界，2013（14）.