小議PLC在工業自動化控制中的應用

王朝慶 孫祥棋 白旭

摘 要：本文對PLC進行簡單介紹，并闡述其通信功能與特點，最后介紹了PLC在工業自動化控制中的應用。

關鍵詞：PLC；工業；自動化控制；應用

1 PLC概述

PLC指的是可編程控制器，其是基于傳統繼電器的發展，通過數字運算與操作來實現控制的一種裝置，這一電子系統具有較強的綜合性與技術性，具體涉及到的技術有計算機技術、通信技術以及自動控制技術。PLC開發的目的在于使工業環境下單臺設備控制到整個工程流程的自動化得以實現，它的特點在于具有較小的體積，編程難度小，組裝具有一定得靈活性，能夠有效抵抗干擾，具有較強的可靠性。目前，在硬件、軟件設計與開發技術不斷發展的背景之下，PLC編程過程的難度大大降低，而功能與系統卻具有更強的開放性。現階段，PLC由于其具有的獨特優勢，在現代工業領域中有著十分廣泛的應用，具體有機械制造、化工、輕工、電力、造紙、冶金等等，對于機電一體化的發展而言有著十分重要的意義。

在PLC的應用當中，具體涉及到多個技術領域，包括過程控制、順序控制、位置控制、生產監控與管理、綜合網絡技術等等。近幾年來，隨著PLC技術的不斷發展，大大縮短了其更新換代的周期，生產廠商推出的新興PLC在功能上也更加強大，具有越來越高的性價比。現代PLC尤其是小型PLC具有的功能主要包括：第一，32位高速計數器。計數頻率可以達到100kHz，當計數值達到預制值時，可以通過中斷來使PLC的輸出發生改變，進而限制計數頻率；第二，高速輸出功能。現代PLC具有脈沖列輸出與脈寬調制的高速輸出功能；第三，脈沖捕獲功能，能夠實現對輸入脈沖的捕獲；第四，其他功能。例如中斷功能，實時時鐘模塊或者內置時鐘；內置輸入電位器；

此外，對于小型PLC而言，還具有很多比較特殊的模塊，這些模塊有著不同的功能，例如溫度調節、溫度傳感、位置控制、脈沖輸出以及模擬量的輸入輸出等等。

2 PLC通信功能及其特點

2.1 通信功能

在計算機技術不斷發展的背景之下，在控制系統中，尤其是工業自動化控制中對網絡通信有著十分廣泛的應用。由此，人們一直高度重視PLC的通信功能。PLC之間的通信以及PLC與其他智能設備的通信都屬于PLC通信。而PLC通信功能的突出特點就在于對重要數據傳遞或共享給其他系統的信息處理的方式。現階段，隨著PLC通信功能越來越強大，例如三菱公司的FX系列PLC，其就是通過向開放式通信網絡的接入，對MELSEC加以利用，實現與CC-Link系統主站模塊、CC-Link接口模塊、DeviceNet接口模塊以及AS-I主站模塊等的遠程鏈接，實現遠程I/O網絡的組成。FX提供與通信中的ASCII傳輸模式相符合的專用通信協議，PLC一側對用戶編程不作要求，僅僅通過簡單的設置，用戶的自動通信就可以實現。

2.2 特點

PLC的特點包括：第一，具有統一的通信協議。PLC的發展是根據國際標準通信協議進行的，這是為了減小不同廠家產品互聯互通以及用戶的工作量，提高通信的開放程度；第二，與現場總線密切結合。由于很多現場總線的開發都是由PLC生產廠家完成的，因此它與PLC有著密切的關系。關于頻繁使用PLC且已進入國際標準的現場總線具體有DeviceNet（執行器）、Profibus（傳感器）、AS-I（接口）等等；第三，通訊程序設計簡單。在通信協議的使用過程中，僅需要對計算機一側的程序進行編寫，就可以使PLC的自動接收發送得以實現。很多廠家還進行了專門的計算機與PLC通信接口軟件設計，使用戶在計算機通信程序的編寫的工作量得以減小。

3 PLC在工業自動化控制中的應用

3.1 開關量控制

PLC的特點在于具有較快的速度，接線比較簡單，維修工作量小，具有較多軟輸出點以及具有較高的可靠性等等。其不僅能夠使系統質量得到提升，同時相應的人力與時間資源也得到節省，在大系統中可以使路線復雜、不易修改等問題得到解決。PLC可以說是替代了繼電器控制，其自動開關量控制使控制的可靠性大大增強，通過中間繼電器控制系統動作，按照順序控制器的公式進行設計，對順序控制部分梯形圖加以繪制，然而在檢查中采用模擬仿真技術，使設計更加規范。

3.2 模擬量控制

通過對控制對象特征的分析，PLC利用組合功能模塊進行功能齊全的控制系統的組裝，以此來實現對系統的靈活控制。PLC主要涉及到的模塊有主機模塊、高速計數模塊、I/O模塊、模擬量控制模塊、位置控制模塊以及通訊模塊。使用PLC模擬量控制模塊，除了可以使過程控制得以實現，同時還能夠利用語音來監控儀表。通過PLC模擬量控制，過程控制系統的精度大幅度提升，其能夠嚴格控制熱處理中的升溫、降溫、保溫等一系列過程，而對于以往的儀表控制系統而言，這在以往是難以實現的。

3.3 位置控制

對于工業自動化控制而言，位置控制具有十分重要的意義。在工業生產中，位置控制的方式包括機床刀具串刀補償控制、搬運定位控制以及主軸精確分度控制等等。PLC通過對步進電機的控制，給步進電機繞組發出脈沖，使步進電機位移得以精確確定，進而使位置控制得以實現。

3.4 系統集中控制

除了可以使自動化控制得以實現，PLC也能夠控制系統本身，例如系統故障檢測與顯示等的控制。控制系統的工作原理為按照時限故障檢測與邏輯錯誤檢測的原則來監控系統，在工作循環中，機床設備每個工步的執行都有一定的時間要求，可以在工步動作檢測中將定時器啟動，然后通過定時器的輸出信號，實現自動停機或者報警信號的起動。值得一提的是，定時器的啟動時間要稍微長于動作持續時間。在設備工作正常時，電控系統的輸入信號、輸出信號以及中間以及單元之言有一定的邏輯關系，如果設備出現故障，那么就會破壞這一邏輯關系，進而利用實現編好的常見故障邏輯來進行程序的判斷，以此實現對故障的有效分析，并做出報警控制動作。

3.5 電動機變頻調速控制

變頻器可以與PLC的指令系統同時使用，以此實現對電機運轉與調速的控制。將電壓電路平滑加在PLC與PWM輸出變頻器之間，然后利用PWM指令中t值的設置，實現對轉速的控制，隨著轉速的增加，t也相應增加，對于輸出電壓波紋而言，其會受到PWM指令中輸出脈沖周期大小的影響。

4 結語

總而言之，隨著科學技術的不斷發展，PLC在工業自動化控制的中的應用越來越重要，然而在PLC應用過程中仍然存在一定的缺陷，需要我們對此展開研究，提出有效的解決措施，使問題得到解決，進而使PLC在工業自動化控制中發揮出更加強大的作用。

【參考文獻】

[1] 鄧高壽，潘宏俠.PLC在工業自動化控制領域中的應用及發展[J].機械管理開發，2006，（3）：99-100，102.

[2] 李世發.PLC在工業自動化控制領域中的應用[J].信息通信，2011，（4）：176-177.

[3] 傅宇.PLC在工業自動化控制中的應用研究[J].機電信息，2012，（3）：52-53.