淺談PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

田密

【摘要】電氣自動(dòng)化在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有基礎(chǔ)性地位，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)輝著重要作用。在電氣自動(dòng)化控制方面PLC的應(yīng)用較為廣泛，而且所發(fā)揮的作用也極大，它是種類繁多的自動(dòng)化控制設(shè)備的基礎(chǔ)，能夠?yàn)樗鼈兲峁┛煽康目刂茟?yīng)用解決方案，它不僅具有編程簡(jiǎn)單、組合靈活、維修方面等多種優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足自動(dòng)化電氣等企業(yè)的需要，而且其成本較低，隨著科技的不斷發(fā)展其應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大，具有很好的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】PLC;電氣自動(dòng)化;應(yīng)用;前景

1.概念及原理

1.1 電氣自動(dòng)化概念

電氣自動(dòng)化是研究與電氣工程相關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理、實(shí)驗(yàn)分析、研制開發(fā)以及電子與計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的一門科學(xué)。

在我國(guó)解放后便開始對(duì)電氣自動(dòng)化進(jìn)行深入研究，并且開始設(shè)立本科專業(yè)。進(jìn)入新世紀(jì)隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展。使其發(fā)展日趨多元化。尤其是結(jié)合了目前嵌入式、網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)后電氣自動(dòng)化已出現(xiàn)在我們身邊的各個(gè)領(lǐng)域。

1.2 PLC即可編程控制器原理

其原理主要是采用可編程序的存儲(chǔ)器，不僅能夠?yàn)槠鋬?nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行順序控制、邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)、運(yùn)算等操作指令，還能夠通過(guò)模擬式和數(shù)字式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。在工業(yè)自動(dòng)化控制方面應(yīng)用PLC技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要符合易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成整體、易于擴(kuò)充功能的原則。我國(guó)的PLC技術(shù)還不算強(qiáng)大，但我國(guó)的PLC應(yīng)用范圍較廣，而且應(yīng)用的種類也較多涵蓋了世界的所有PLC品牌。我國(guó)的PLC可以分為巨型、大型、中型、小型、微型幾個(gè)級(jí)別。

1.3 PLC工作原理

1.3.1 循環(huán)掃描

PLC采用了一種不同于普通微型電腦的運(yùn)行方式——循環(huán)掃描方式。PLC運(yùn)行整個(gè)用戶程序的時(shí)間——掃描周期——小于100ms。

1.3.2 建立I/O映像區(qū)

PLC在輸入輸出操作上采用定時(shí)采樣、定時(shí)輸出的方式。即在一個(gè)掃描周期的固定時(shí)刻（一般在掃描周期的開始或結(jié)束）采樣所有的輸入點(diǎn)，采樣結(jié)果存入RAM中一個(gè)區(qū)域（輸入映像區(qū)）。這樣在執(zhí)行程序時(shí)，所需的現(xiàn)場(chǎng)信息全部從輸入映像區(qū)中取用，不直接從現(xiàn)場(chǎng)取樣。同樣控制信息輸出也不是采取生成一個(gè)就輸出一個(gè)的方法，而是先將它們存放在RAM中的一個(gè)區(qū)域（輸出映像區(qū)），掃描周期結(jié)束時(shí)再將輸出映像區(qū)中控制信息集中輸出。通過(guò)建立I/O映像區(qū)，使PLC成為一個(gè)真正的數(shù)字采樣控制系統(tǒng);雖然PLC不可能隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入實(shí)時(shí)控制現(xiàn)場(chǎng)輸出狀態(tài)，但只要采樣周期足夠短，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統(tǒng)應(yīng)該完全符合實(shí)際系統(tǒng)的需要。

1.3.3 特殊功能模板

由于PLC在掃描周期方面限制了用戶程序的長(zhǎng)度，這對(duì)于一般的數(shù)字量控制應(yīng)該不成問(wèn)題。但實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程對(duì)PLC提出了更多得要求：模擬量處理、閉環(huán)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速I/O等。對(duì)于模擬量輸入輸出以及簡(jiǎn)單的控制，一般是利用PLC的主CPU和一定的硬件支持，通過(guò)相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn);其它情況由于牽涉到比較的計(jì)算量和CPU運(yùn)算時(shí)間，以及PLC掃描周期的限制，一般采用自帶CPU的專用模板，由模板系統(tǒng)軟件完成相應(yīng)的控制任務(wù)。這樣，這些模板與PLC主CPU并行工作，兩者之間通過(guò)總線接口進(jìn)行聯(lián)係，主CPU定期向模板發(fā)送命令，模板也定期將自身的狀態(tài)信息發(fā)送給主CPU。

2.應(yīng)用

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的單機(jī)設(shè)備上，其種類繁多。由于PLC在設(shè)計(jì)中采用了抗干擾和精選元件措施，使其適應(yīng)能力較強(qiáng)，能夠適應(yīng)工業(yè)中的惡劣環(huán)境，而且還具其可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)，所以在工業(yè)中應(yīng)用時(shí)不需要采取其它特殊的保護(hù)措施。其主要應(yīng)用于電氣控制設(shè)備中，原因在于PLC內(nèi)部采取的抗干擾技術(shù)較為先進(jìn)，其生產(chǎn)工藝嚴(yán)格而且采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，使其具有較高的可靠性，而電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能要求高可靠性。而且，PLC還具有自我檢測(cè)硬件故障的功能，當(dāng)硬件出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)的通過(guò)警報(bào)來(lái)傳達(dá)故障信息。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)用者還可以編入有關(guān)外圍器件的故障自診斷程序，使PLC外的設(shè)備、電路也受到保護(hù)。

（1）通信及聯(lián)網(wǎng)

對(duì)于通信它既包括PLC與其它智能設(shè)備間的通信也包括PLC間的通信，隨著自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，PLC的通信功能備受重視，新型PLC都具有通信接口，為信息的傳輸提供了很大的方便。

（2）運(yùn)動(dòng)控制

可以在直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)中應(yīng)用PLC進(jìn)行控制。它其中包含專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，大多數(shù)PLC都有運(yùn)動(dòng)控制功能，其應(yīng)用包括機(jī)床、電梯、機(jī)器人等。

（3）PLC在公路交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC型交通燈控制器將PLC用于對(duì)交通信號(hào)燈的控制，主要是考慮其具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對(duì)多岔路口的控制可方便的實(shí)現(xiàn)。目前大多品牌的PLC內(nèi)部均配有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通過(guò)編程控制可對(duì)信號(hào)燈實(shí)施全天候無(wú)人化管理。由于PLC本身具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能.將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，從而縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化交通管理。

其實(shí)在電氣自動(dòng)化控制中，PLC應(yīng)用無(wú)處不在，它的實(shí)用性決定了了它不會(huì)被淘汰，只會(huì)廣闊的發(fā)展以及應(yīng)用，這里不再一一贅述。

3.前景

增強(qiáng)抗干擾性。如生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣，或是電磁干擾異常強(qiáng)烈則也可造成PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)算或是控制錯(cuò)誤，導(dǎo)致在某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤而不能保證正常的生產(chǎn)運(yùn)行，因此，提高PLC的可靠性是其未來(lái)發(fā)展的主要方向。

電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是分布式、開放化和信息化。分布式的結(jié)構(gòu)是一種能確保網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)智能的模塊能夠獨(dú)立的工作的網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到系統(tǒng)危險(xiǎn)分散的概念;開放化則是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有與外界的借口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外界網(wǎng)絡(luò)的連接;信息化則是使系統(tǒng)信息能夠進(jìn)行綜合處理能力，與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和管控—體化。

總而言之，隨著我國(guó)工業(yè)化、電氣化的不斷發(fā)展壯大，PLC的應(yīng)用前景必然會(huì)越來(lái)越廣闊。為了充分發(fā)揮出PLC的功能和作用，各生產(chǎn)廠商應(yīng)當(dāng)不斷提高PLC系統(tǒng)的可靠性以及抗干擾性，這也是廣大用戶對(duì)PLC提出的基本要求。PLC系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)在工廠的生產(chǎn)中得到更為廣泛的應(yīng)用。

4.結(jié)語(yǔ)

為了能夠更廣泛的適應(yīng)未來(lái)各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中控制場(chǎng)所的需要，PLC控制系統(tǒng)作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要部分其產(chǎn)品將會(huì)更加豐富，規(guī)格也會(huì)更加齊全，并將在人類電氣自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮更加廣泛的作用。

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