PLC在工業自動化控制中的應用

劉 明

（山東科技大學泰山科技學院，山東泰安 271000）

0 引言

PLC是基于工業環境應用的需要而設計的一種數字運算電子系統。PLC在工業自動化控制中有著尤為廣泛的應用，例如：開關量控制、位置控制、模擬量控制以及系統集中控制等。以上多方面的控制都為工業中的車間與工廠提供了極大的幫助。然而，就目前而言，PLC運用在工業自動化控制中還存在一系列的問題［1］。但是，PLC作為工業控制領域中的主要控制設備，其未來的發展趨勢是非常廣闊的。鑒于此，本文對PLC在工業自動化控制中的應用進行了探討與研究。

1 PLC簡述

可編程控制器的英文縮寫即為PLC，PLC是出于工業環境的應用需要進而設計的一種數字運算電子系統，它融合了計算機技術、通信技術以及自動控制技術，具有體積小、易編程、組裝靈敏、可靠性高以及干擾能力強等特點。近年來，隨著開發技術與軟硬件技術的升級，PLC的編程過程也逐漸變的越來越簡單，在此基礎上無論是系統還是功能都有了很大的提升。現如今，PLC運用的領域極其廣泛，例如：化工業、輕工業、電力業以及冶金業等領域。PLC作為現代工業控制的主要支柱之一，在很大程度上為機電一體化的進程提供了幫助。

PLC所涉及的技術范疇也極其廣泛，例如：順序控制、過程控制、位置控制以及生產管理與監控等。隨著信息時代的到來，PLC的更新也尤為之快。現在的PLC普遍上都是小型的，小型的PLC擁有許多功能，例如：32位高速計數器、高速輸出功能、脈沖捕獲功能以及中段功能等［2］。另外，小型PLC的特殊模塊也尤為突出，例如：基于模擬量的輸入輸出模塊、位置控制模塊以及溫度調節模塊等。

2 PLC的通信功能與特點分析

2.1 PLC的通信功能

近年來，在計算機技術突飛猛進的發展勢態下，網絡通信在控制系統中有著尤為廣泛的運用，特別是在工業自動化控制中，通信功能獲得了非常高的關注與重視。PLC主要包括了2方面的通信：其一是PLC與PLC之間的通信；其二是PLC和其他智能設備間的通信。PLC通信功能最為突出的特點是：通過傳輸或者共享重要的數據給其他系統進行信息處理。

2.2 PLC的特點

PLC的特點主要體現在3個方面：其一，PLC可以對現場總線實現很好的融合。這是基于目前普遍的現場總線均為PLC生產廠家直接研發的，因此現場總線與PLC有著尤為密切的關系。其二，通信協議統一化。在發展趨勢層面上，PLC采用了國際標準的通信協議。這樣便給廠家與用戶均提供了方便，進而讓通信的開放性逐漸變強［3］。其三，通信程序的設計非常簡單。廠家基本上都會利用專門的計算機以及通信接口軟件來對通信程序進行設計，該設計方法因為降低了計算機編程的工作量，所以在很大程度上突出了通信程序設計極為簡單的特點。

3 PLC在工業自動化控制中的應用與主要存在的問題

3.1 PLC在工業自動化控制中的應用

PLC在工業自動化控制中的應用主要體現在開關量控制、位置控制、模擬量控制、電動機變頻調速控制以及系統集中控制等方面。

3.1.1 開關量控制

PLC的開關量控制能夠提升控制的可靠性，它是基于中間繼電器控制系統的動作，進而通過順序控制器的公式而設計出來的。另外，在其設計上具有規范性與科學性。

3.1.2 位置控制

位置控制作為工業自動化控制中的重中之重，能夠在控制步進電機的基礎上，向步進電機繞組發出脈沖，進而對步進電機的位移進行精準確定，以此實現位置控制的目的。

3.1.3 模擬量控制

PLC是基于控制對象特征，進而根據組合功能模塊組裝成為功能完善的控制系統，以此實現敏捷的系統控制。PLC有很多模塊，例如：位置控制模塊、主機模塊、通訊模塊以及模擬量控制模塊等［4］。PLC的模擬量控制能夠在很大程度上提升控制系統的精準度，能夠在通過熱處理的基礎上，為控制設計與維護提供非常大的方便。

3.1.4 電動機變頻調速控制

共同使用PLC的指令系統和變頻器能讓電機的運轉與調速得到控制。通過向PLC與PWM輸出變頻器之間加入電壓平滑電路，在此基礎上再對PWM指令里T的數值進行設置，以此控制轉速。轉速與t成正比，PWM指令里輸出脈沖周期的大小能夠對輸出電壓文波產生影響。

3.1.5 系統集中控制

PLC一方面能夠實現自動化控制，另一方面也能夠對自身系統進行控制，例如對自身系統的故障檢測與顯示等。控制系統是通過時限故障檢測以及邏輯錯誤檢測，進而實現系統監控。機床設備的執行需要充足的時間，并且執行要求通過每一道工作工序。定時器可以在工步動作的檢測環節進行啟動，也可以把定時器的輸出信號用作于啟動報警信號以及自動停機信號。

3.2 PLC在工業自動化控制應用中存在的問題及有效控制

軟硬件體系封閉是PLC尤為突出的缺點，專用總線、各大公司的結構不相同以及專用通信網絡協議等一系列原因對各種不兼容造成了影響。盡管《可編程序控制器的編程軟件標準》得以頒布，但仍舊普遍存在工業生產環境對PLC的運用造成影響，這樣便使得PLC在工業自動化控制應用中無法正常運作。針對PLC在工業自動化控制應用中存在的問題，實施有效控制顯得尤為重要。PLC在工業自動化控制應用中的有效控制主要體現在濕度限制、震動控制以及溫度限制3大方面。

3.2.1 濕度限制

想要讓PLC元件的穩定性得到有效的保障，就需要充分注重濕度控制。PLC元器件的絕緣性和環境水汽的含量有著密切關聯，相對空氣濕度應該控制在85%以下。

3.2.2 震動控制

PLC在工業自動化控制應用中的震動控制也非常重要，PLC的工作環境應該遠離頻率范圍內的震動，一般需要遠離的頻率范圍為10赫茲到55赫茲之間。

3.2.3 溫度限制

想要讓PLC能夠在工業自動化控制應用中發揮出最大的作用，便需要對它的溫度進行限制，PLC的工作溫度普遍限制在0℃到55℃之間［5］。所以，在安裝PLC的過程中，需要充分考慮散熱問題，例如：對發出熱量很大的設備實施隔離方法。另外，在四周溫度大于55℃的情況下，應該采用通風裝置或者制冷裝置，這樣便能在很大程度上讓PLC的工作溫度得到下降，使PLC的工作溫度長期處于正常狀態。在一些特殊情況下，也需要采取相應的措施，進而達到降低震動危害的效果。

4 PLC在工業自動化領域中的未來發展趨勢

就目前而言，雖然PLC在工業自動化控制應用中存在“軟硬件體系封閉”的問題，以及專用總線、各大公司的結構不相同、專用通信網絡協議等一系列原因對各種不兼容造成了影響。但是通過對PLC的濕度限制、震動控制以及溫度限制可看出，PLC在工業自動化領域中的未來發展空間還是非常廣闊的。PLC在工業自動化領域中的未來發展方向主要體現在3大方面：

（1）PLC可以實現設計、產品與功能等多方面的發展。隨著市場經濟的不斷提升，PLC為了能夠在經濟市場上占有一席之地，自身的種類也會逐漸增多，PLC一旦擁有豐富多樣的產品，將能夠為市場需要提供極大的便利。

（2）基于大容量與高速度的催動，PLC將能夠逐漸對運算能力進行升級。隨著信息產業的高速發展，設備容量加大與價格下滑的狀況普遍存在微型高速當中［6］。因此，PLC控制系統將能夠廣泛地運用在存儲設備當中。根據PLC控制系統的現狀，相信在不久的將來，PLC控制系統更深層次的升級將會得以實現。

（3）PLC編程語言將朝向多樣化與高級化方向發展。小型PLC與中型PLC是以梯形圖語言為主要的編程語言，隨著高級的PLC編程語言的開發，PLC編程語言也漸漸有了朝向多樣化與高級化的發展趨勢。例如：C語言以及BASIC。由此可見，PLC在工業自動化領域中有著非常廣闊的發展前景。

5 結語

通過本文的探討與研究，充分了解了PLC在工業自動化控制中的應用，并認識到PLC在工業自動化控制應用中存在的問題及未來的發展趨勢。筆者通過探究清晰地認識到在未來的發展領域中PLC可以實現設計、產品與功能等多方面的發展，在大容量與高速度的催動下，PLC將能夠逐漸對運算能力進行升級以及PLC編程語言將朝向多樣化與高級化方向發展。

［1］何彥芝，曾成.塑殼斷路器觸頭壓力自動測試系統［J］.電工技術，2012（11）：12-13.

［2］劉衛平，王明泉.PLC的發展及應用前景［J］.機械管理開發，2011（18）：56-58.

［3］傅宇.PLC在工業自動化控制中的應用研究［J］.機電信息，2012（17）：34-36.

［4］劉明生.PLC控制應用于水廠自動化控制分析［J］.科技與企業，2012（13）：14-16.

［5］沈敏賽,祖克舉,劉富強.水利樞紐計算機監控系統設計與實現［J］.低壓電器，2011（11）:11-12.

［6］張明光.PLC在工業自動化控制中的應用研究［J］.吉林工程技術師范學院學報，2012（11）：56-59.