淺談PLC可編程控制器的原理與應(yīng)用

郭飛

(西華師范大學(xué)，四川 南充 637000)

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淺談PLC可編程控制器的原理與應(yīng)用

郭飛

(西華師范大學(xué)，四川 南充 637000)

摘要：PLC可編程控制器是一種能夠獨(dú)立運(yùn)行，并對(duì)計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行空氣的電子操作系統(tǒng)，它的研發(fā)推動(dòng)了工業(yè)的發(fā)展，降低了工業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力消耗，并提升了工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的靈活度和操作性。從前，工業(yè)流水線的運(yùn)作和生產(chǎn)活動(dòng)基本依靠人工進(jìn)行運(yùn)作和管理，進(jìn)入機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)之后，同樣需要對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行調(diào)整、控制和管理，PLC可編程控制器就是針對(duì)自動(dòng)化機(jī)械化生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化管理設(shè)計(jì)的一款管理系統(tǒng)，可以有效改善工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：PLC可編程控制器；原理；工業(yè)運(yùn)用

PLC可編程控制器在工業(yè)中的運(yùn)用最為廣泛，可以說，它就是為工業(yè)環(huán)境所設(shè)計(jì)和研發(fā)的。PLC可編程控制器可以對(duì)工業(yè)生產(chǎn)流水作業(yè)線的運(yùn)作數(shù)據(jù)和情況進(jìn)行采集和管理，優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)力。

1PLC可編程控制器的組成部分

PLC可編程控制器由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個(gè)部分組成，其中硬件系統(tǒng)可分為中央處理器和儲(chǔ)存器兩個(gè)部分，軟件系統(tǒng)則分為PLC軟件程序和PLC變成語言兩個(gè)部分。下面，筆者就將對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行解說。

1.1軟件系統(tǒng)

1.1.1PLC軟件。PLC可編程控制器的軟件系統(tǒng)由PLC軟件和編程語言組成，PLC軟件運(yùn)行主要依靠系統(tǒng)程序和編程語言。一般情況下，控制器的系統(tǒng)程序在出廠前就已經(jīng)被鎖定在了ROM系統(tǒng)程序的儲(chǔ)存設(shè)備中。

1.1.2PLC編程語言。PLC編程語言主要用于輔助PLC軟件的運(yùn)作和使用，它的運(yùn)作原理是利用編程元件繼電器代替實(shí)際原件繼電器進(jìn)行運(yùn)作，將編程邏輯轉(zhuǎn)化為軟件形式存在于系統(tǒng)當(dāng)中，從而幫助PLC軟件運(yùn)作和使用。

1.2硬件結(jié)構(gòu)

1.2.1中央處理器。中央處理器在PLC可編程控制器中的作用相當(dāng)于人體的大腦，用于控制系統(tǒng)運(yùn)行的邏輯，執(zhí)行運(yùn)算和控制。它也是由兩個(gè)部分組成，分別是運(yùn)算系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，運(yùn)算系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析，控制系統(tǒng)則根據(jù)運(yùn)算結(jié)果和編程邏輯執(zhí)行對(duì)生產(chǎn)線的控制、優(yōu)化和監(jiān)督。

1.2.2儲(chǔ)存器。儲(chǔ)存器主要執(zhí)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、程序變動(dòng)儲(chǔ)存、邏輯變量以及工作信息等等，儲(chǔ)存系統(tǒng)也用于儲(chǔ)存系統(tǒng)軟件，這一儲(chǔ)存器叫做程序儲(chǔ)存器。PLC可編程控制器中的儲(chǔ)存硬件在出廠前就已經(jīng)設(shè)定好了系統(tǒng)程序，而且整個(gè)控制器的系統(tǒng)軟件也已經(jīng)被儲(chǔ)存在了儲(chǔ)存器當(dāng)中。

1.2.3輸入街出。輸入街出執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入和輸入，它是系統(tǒng)與現(xiàn)場的I/O裝置或別的設(shè)備進(jìn)行連接的重要硬件裝置，是實(shí)現(xiàn)信息輸入和指令輸出的重要環(huán)節(jié)。PLC將工業(yè)生產(chǎn)和流水線運(yùn)作的各類數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)當(dāng)中，而后由主機(jī)中程序執(zhí)行運(yùn)算和操作，再將運(yùn)算結(jié)果傳送到輸入模塊，最后，再由輸入模塊將中央處理器發(fā)出的執(zhí)行命令轉(zhuǎn)化為控制工業(yè)此案長的強(qiáng)電信號(hào)，控制電磁閥、電機(jī)以及接觸器執(zhí)行輸出指令。

2PLC可編程控制器的工作原理

根據(jù)PLC的運(yùn)行方式和主要構(gòu)成特點(diǎn)來講，PLC實(shí)際上是一種計(jì)算機(jī)軟件，且是用于控制程序的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它的主要優(yōu)勢在于比普通的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)擁有更為強(qiáng)大的工程過程借口，這種程序更加適合于工業(yè)環(huán)境。PLC的運(yùn)作方式屬于重復(fù)運(yùn)作，主要通過循序掃描以及循環(huán)工作來實(shí)現(xiàn)，在主機(jī)程序的控制下，PLC可以重復(fù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行信息采集、指令執(zhí)行和信息輸出等活動(dòng)。其工作原理如下所述：

2.1在輸入采樣環(huán)節(jié)中，由CPU對(duì)對(duì)象執(zhí)行掃描，將掃描到的工業(yè)運(yùn)作信息傳輸?shù)郊拇嫫鳟?dāng)中，主要內(nèi)容包括設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)、運(yùn)作參數(shù)、溫度、運(yùn)作效率等等。

2.2CPU根據(jù)程序輸入的指令執(zhí)行掃描，執(zhí)行指令依靠狀態(tài)寄存器和編程元件輸入到CPU當(dāng)中，而后，CPU將根據(jù)輸入的指令進(jìn)行邏輯排列和運(yùn)算，最后，將運(yùn)算結(jié)果輸出。

2.3所有收到的指令都完成執(zhí)行之后，CPU會(huì)對(duì)程序內(nèi)的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行刷新，然后重復(fù)上述步驟，進(jìn)行新的數(shù)據(jù)輸入和輸出、運(yùn)算。以上三個(gè)步驟再加上PLC系統(tǒng)控制屬于一個(gè)周期的運(yùn)作，PLC可編程控制器就反復(fù)不斷的重復(fù)這一周期。不同類型的PLC使用應(yīng)當(dāng)按照其出廠配備的說明書進(jìn)行，PLC單個(gè)運(yùn)行周期的時(shí)間長短與工業(yè)環(huán)境的控制狀態(tài)有一定的關(guān)系，PLC單個(gè)運(yùn)作周期越短，就能夠在短時(shí)間里執(zhí)行更多的周期運(yùn)作，從而提升工業(yè)環(huán)境的監(jiān)督控制能力。一般情況下，PLC完成10次完整的掃描一秒鐘即可，這樣的掃描速度基本能夠適應(yīng)現(xiàn)在工業(yè)環(huán)境的控制需要。

3PLC可編程控制器的應(yīng)用

PLC可編程控制器是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全新存在模式，它將常規(guī)計(jì)算機(jī)的程序進(jìn)行了改動(dòng)，使之適應(yīng)了工業(yè)環(huán)境的控制需求，它的運(yùn)作主要依靠主程序?qū)?shù)據(jù)的處理結(jié)果進(jìn)行。在工業(yè)環(huán)境下，人們通過接口將PLC可編程控制器與對(duì)應(yīng)的設(shè)備接口相連，將設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)輸入到PLC當(dāng)中，而后PLC執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、邏輯運(yùn)算和輸入，工業(yè)設(shè)備則依據(jù)最后的結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)作狀態(tài)進(jìn)行控制優(yōu)化。PLC可編程控制器的運(yùn)用有效的改善了工業(yè)運(yùn)作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了人與工業(yè)環(huán)境分流，大大的提升了工人的工作環(huán)境，改變了從前人與機(jī)械共處一室的工作狀態(tài)，也很好的保障了企業(yè)的生產(chǎn)力和生產(chǎn)質(zhì)量。

4結(jié)束語

隨著時(shí)間的不斷推移，工業(yè)產(chǎn)業(yè)中的機(jī)械和計(jì)算也將不斷的創(chuàng)新和提升，PLC可編程控制器將在工業(yè)運(yùn)作中得到廣泛的推廣和使用，與此同時(shí)，PLC相關(guān)技術(shù)也應(yīng)當(dāng)隨著工業(yè)的進(jìn)步不斷進(jìn)行創(chuàng)新和改良。

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中圖分類號(hào):TP39

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)08-0019-01

作者簡介：郭飛(1992-)，男，漢族，四川眉山人，大學(xué)本科，西華師范大學(xué)電子信息工程學(xué)院。