PLC在工業自動化控制中的應用

胡華君

摘 要： PLC是一種為在工業環境中使用而設計的集計算機控制與通信技術為一體的可編程邏輯控制器系統。由于其在工業自動化控制過程中的優越性，因此PLC已經逐漸成為我國工業自動化控制領域的主流設備。本文在闡述PLC的構成、功能、特點的基礎上，探討了PLC在工業自動化控制中的應用及注意事項。

關鍵詞： PLC 可編程控制器 工業自動化

PLC即可編程控制器，是專為工業環境使用而設計的，將計算機控制技術與通信技術相結合的數字運算控制器。它在工業自動化控制中得到了廣泛應用，極大提高了生產效率，使許多行業生產工藝過程取得了質的飛躍。

一、PLC的構成和功能

1.PLC的構成

PLC主要由電源、中央處理器、存儲器、接口電路及I/O電路組成，其中中央處理器CPU具有邏輯與數學運算功能，可以協調整個系統。存儲器主要用來存儲邏輯變量、用戶程序及系統中的信息。接口電路主要是指與現場設備及外圍設備的連接通道。I/O電路，輸入電路是把輸入的信號隔離，進行電平轉化；輸出電路，則是把PLC輸入的結果放大，進行電平轉化，從而對現場設備進行驅動。

2.PLC的功能

由于PLC是專門設計為工業領域服務的，因此，雖然PLC與一般計算機在結構上有其相似之處，但其接線、功能及操作上與普通的計算機還是有所區別的。比如對開關量的控制，PLC可以以限位開關、操作按鈕及現場給出的檢測信號為基礎，對機械運動部件進行相應的控制。此外，PLC對計數、限時都能實現比較完美的控制，不但精確度非常高，而且操作非常靈活、簡便。PLC通過運用移位寄存器，還可以進行步進控制。PLC的數據處理可以完成加減乘除，乘方開方，邏輯運算中或、與、求反、異或等數據比較、移位、傳遞等功能。這些功能，在工業自動化控制領域發揮巨大作用，大大提高工業生產效率。

二、PLC的特點

1.穩定可靠，抗干擾能力強

由于PLC是專門為工業生產而設計的，因此在使用中PLC可以很好地適應工業環境，根據要求對數據進行及時調整、診斷，對于信息指令傳遞、執行的準確率非常高，而且PLC系統非常穩定，抗干擾能力強。PLC在設計之初就考慮到惡劣的工業應用環境，采用了全方位的抗干擾措施，因此具有優良的抗干擾能力。

2.通用性強

PLC的通用性很強，采用了國際通用的通信協議。統一的通信協議，方便廠家和用戶，在通信成本上也有所降低。而且PLC硬件裝置齊全，可以滿足不同用戶的要求。用戶在改變生流工藝或者設備升級更新的情況下，也不用重新購買硬件設備，只要對程序進行重新改編，就可以滿足新的要求。因此，在工業自動化控制中得到廣泛應用。

3.功能齊全

PLC的功能非常齊全，能夠全方位地滿足工業自動化控制的需要。比如順序控制、計數、計時、通信、檢驗、模擬量輸入輸出，等等，對生產的整個過程進行控制。

4.簡單方便

PLC編程、使用非常簡便，技術人員不用外聘，或耗費過多的精力，只要經過簡單的培訓即可掌握編程和操作方法，維護也非常方便。因此應用非常普遍，易于推廣。

三、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，主要是在開關量控制、模擬量控制、位置控制、電動機變頻調速控制及系統集中控制等方面。

1.開關量控制

傳統的繼電器或者接觸器控制系統，在小型、簡單系統中可以很好地滿足需求。但對于大型的、復雜的系統，傳統的控制系統有其不足之處。而PLC開關由于設計科學，速度快，穩定性高，出錯率低，能夠更好地實現控制的穩定性和可靠性，而且操作和維修都非常簡便，可以大幅度降低成本。因此，PLC開關控制工業在自動化控制中得到廣泛的應用。

2.模擬量控制

PLC根據控制對象的不同特點和要求，通過多種功能模塊組合而成的控制系統，實現對系統的準確控制。其功能模塊可以靈活組合，這些模塊主要包括位置控制模塊、主機模塊、模擬量控制模塊、通訊模塊等。PLC的模擬量控制，可以有效提高系統過程控制的準確性和精度，對工藝生產過程中連續變化的溫度、壓力、電流等當前的模擬量和要求量進行分析，從而得出準確的開關量，讓系統按照要求的參數運轉。在很多工藝生產過程中，完成傳統儀表控制難以做到的。在很多工藝過程，尤其在熱處理過程中，PLC模擬量控制起到了巨大作用。

3.位置控制

位置控制一直是工業自動化控制中最為重要的環節。PLC可以向步進電機發送脈沖信號，從而精確確定步進電機的位移，實現位置控制。PLC位置控制的精確度極高，被應用在很多工藝過程中。

4.電動機變頻調速控制

PLC的指令系統功能強大。通過PWM向電機發出指令，加設電壓平滑電路，可以使PWM與變頻器共同作用，對電動機的轉速進行調節。PWM指令中的t值決定了電機轉速的快慢，t值越大，電動機的轉速越快，t值越小，轉速越慢。

5.系統的集中控制

PLC除了用于上述工業自動化控制外，也可以對系統本身進行控制。對系統進行實時監控和檢測，及時發現問題，啟運警報或自動停機。

四、PLC工業應用中的注意事項

盡管PLC是專門為工業生產而設計的，操作和維護都十分簡便，但工業中的一些特殊環境，還是會對PLC的正常運作產生一定的影響。因此，在工業應用中要格外注意以下問題。

1.工作環境

PLC對于工作環境的要求，在溫度方面，其正常工作的范圍為0-55℃，防止陽光直射。安裝時盡可能保證良好的散熱空間，遠離發熱量大的設備。在濕度方面，周邊空氣濕度要在85%以下，避免有冷凝水，保證PLC元器件的絕緣性。如果生產環境空氣中存在腐蝕或者易燃的氣體，則要將PLC安裝在封閉的控制室，并用相應的設施對空氣進行凈化，避免PLC受到損害影響正常工作。此外，PLC應盡可能遠離會產生強烈振動的裝置，避免10-55HZ的連續振動。

2.干擾

在工業生產中，電氣設備的電磁干擾會比較大，干擾源也比較復雜。PLC在工業環境中會受到內部、外部多種干擾。因此，在選擇PLC設備時，需要選擇抗干擾能力強的設備，在抗干擾設計時也要根據具體的應用環境及功能進行相應的抗干擾設計。

綜上所述，PLC在工業自動化應用中，雖然還存在一些問題，但隨著PLC的運算能力的不斷提高，存儲容量更大，品種更多樣化，運行效率也不斷提高，同時成本更低。與傳統工業自動化控制相比，有其無法比擬的優勢。隨著PLC功能的逐步增加，技術的不斷完善，PLC在我國工業自動化控制中的作用必將越來越重要。

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