PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)

摘 要 隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展了幾乎所有的控制領(lǐng)域。PLC是一種在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，與3C技術(shù)相結(jié)合而不斷發(fā)展完善起來(lái)的新型自動(dòng)控制裝置，具有編程簡(jiǎn)單、使用方便、通用性強(qiáng)、可靠性高、體積小、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 PLC 過(guò)程控制 繼電器控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用與鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保等各行各業(yè)。隨著其性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用范圍正不斷擴(kuò)大，其用途大致有以下幾個(gè)方面。

（1）開(kāi)關(guān)量邏輯控制。這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。具有“與”、 “或”、 “非”等邏輯指令，可以實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制、定時(shí)控制與順序邏輯控制。開(kāi)關(guān)量邏輯控制可以用于單臺(tái)設(shè)備，也可以用于自動(dòng)化生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域已遍及各行各業(yè)。

（2）運(yùn)動(dòng)控制。PLC使用專用的指令或運(yùn)動(dòng)控制模塊，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸、三軸和多軸位置控制，使運(yùn)動(dòng)控制與順序控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起。PLC的運(yùn)動(dòng)控制功能廣泛地用于各種機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、金屬成形機(jī)械、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。

（3）過(guò)程控制。過(guò)程控制是指溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過(guò)模擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間的A/D和D/A轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量實(shí)行閉環(huán)PID控制。現(xiàn)代的PLC一般都有PID閉環(huán)控制功能，其PID閉環(huán)控制功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于塑料擠壓成型機(jī)、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)。

（4）數(shù)據(jù)處理。現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，也可以用通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們打印制表。

（5）通信聯(lián)網(wǎng)。PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC與其他智能控制設(shè)備之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“分散控制、集中管理”的分布控制系統(tǒng)，以滿足工廠自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的需要。

2 PLC的發(fā)展過(guò)程

PLC的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等密切相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了PLC的發(fā)展，而PLC的發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高的要求，促進(jìn)了它們的發(fā)展。雖然PLC的應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)字通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也取得了迅速的發(fā)展。

PLC發(fā)展過(guò)程大致可分三個(gè)階段。

（1）第一代PLC（20世紀(jì)60年代末到70年代中期）。早期的PLC作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制盒定時(shí)/計(jì)數(shù)控制等任務(wù)。PLC在軟件上吸取了廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的特點(diǎn)，形成了特有的編程語(yǔ)言-梯形圖，并一直沿用至今。

（2）第二代PLC（20世紀(jì)70年代中期到80年代后期）。20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。各個(gè)PLC廠商先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC的中央處理單元CPU，使PLC的功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了原有功能外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理、通信、自診斷等功能。在硬件方面，除了原有的開(kāi)關(guān)量I/O以外，還增加了模擬量I/O、遠(yuǎn)程I/O和各種特殊功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、PID模塊、定位控制模塊和通信模塊等。同時(shí)擴(kuò)大了存儲(chǔ)器容量和各類繼電器的數(shù)量，并提供一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，進(jìn)一步增強(qiáng)了PLC的功能。

（3）第三代PLC（20世紀(jì)80年代后期至今）。20世紀(jì)80年代后期，隨著超大集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的價(jià)格大幅度下降，各種PLC采用的微處理器的性能普遍提高。為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠家還開(kāi)發(fā)了專用的芯片，PLC的軟件和硬件功能發(fā)生了巨大的變化，體積更小，成本更低，I/O模塊更豐富，處理速度更快，指令功能更強(qiáng)。即使是小型PLC，其功能也大大增強(qiáng)，在有些方面甚至超過(guò)了早期大型PLC功能。

3 PLC的發(fā)展趨勢(shì)

PLC經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有，從一開(kāi)始簡(jiǎn)單的邏輯控制到現(xiàn)在的過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，PLC還將有更大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）從技術(shù)上看，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果更多地應(yīng)用到PLC的設(shè)計(jì)和制造上，PLC會(huì)向運(yùn)算速度更快、儲(chǔ)存量更大、功能更廣、性價(jià)比更高的方向發(fā)展。

（2）從規(guī)模上看，隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，為適應(yīng)市場(chǎng)的需要，PLC會(huì)進(jìn)一步向超小型和超大型兩個(gè)方向發(fā)展。

（3）從配套性上看，隨著PLC功能的不斷擴(kuò)大，PLC產(chǎn)品回向品種更豐富、規(guī)格更齊備的方向發(fā)展。

（4）從標(biāo)準(zhǔn)上看，隨著IEC1131標(biāo)準(zhǔn)的誕生，各廠家PLC或同一廠家不同的型號(hào)的PLC互不兼容的格局將被打破，將會(huì)使PLC的通用信息、設(shè)備特征、編程語(yǔ)言等向IEC1131標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展。

總之，PLC的發(fā)展主要趨向于大型化和小型化的兩極，具體體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、低價(jià)格、高性能等方面。但PLC長(zhǎng)期以來(lái)走的是專門(mén)化的道路，使其在獲得成功的同時(shí)也帶來(lái)了一些不便，主要表現(xiàn)在軟件和硬件的互補(bǔ)兼容，從而妨礙了自身的發(fā)展。因此，實(shí)現(xiàn)PLC硬件和軟件的標(biāo)準(zhǔn)化則是以后發(fā)展的必然趨勢(shì)。