PLC在工業自動化控制領域中的應用及發展

郭 杰（天津三星電子有限公司,天津 300462）

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PLC在工業自動化控制領域中的應用及發展

郭 杰
（天津三星電子有限公司,天津 300462）

摘 要：PLC在工業自動化控制領域中占有重要地位，本文對PLC的構造與功能進行了簡單的介紹與分析，進而對PLC在工業自動化控制領域中的應用與存在的問題進行了分析研究，最后分析了PLC在工業自動化控制領域中未來的發展方向。

關鍵詞：PLC；工業自動化；控制領域

1 PLC的簡述

隨著科技的迅速發展，PLC在工業自動化控制領域中已經成為了主流控制設備，PLC即可編程控制器的英文名稱縮寫，PLC在處理模擬量、人機接口、數字運算等方面的功能十分強大，在工業自動化控制領域中應用十分廣泛。PLC作為一種數字運算電子系統具有抗干擾能力強、維修簡單方便等優點，在工業自動化控制領域中深受歡迎，同時，PLC在控制現場實時監控的高可靠性以及編程的簡單快捷也使它在工業領域中得到了廣泛應用。同時，隨著科技的快速發展，PLC的控制功能也會朝著過程控制、連續控制等更加可靠的方向發展進步，這也會更好地促進PLC產業成為工業自動化控制領域中的支柱性產業。

2 PLC的構造和功能

（1）PLC的構造。PLC主要是由電源、接口電路、I/O電路、CPU以及存儲器等部分組成的。電源包括掉電保護、備用電源等部分。I/O電路中，相對于系統的輸出電路，可以放大PLC輸出結果和轉化電平，相對于系統的輸入電路，可以隔離輸入信號和轉化電平。CPU是中央處理器的英文名稱縮寫。存儲器的主要功能是存儲信息，可以存儲系統與程序上的部分數據信息。

（2）PLC的通信功能。隨著計算機領域科學技術的快速進步與發展，PLC的通信功能也開始在工業自動化控制領域中被廣泛應用起來，通信功能得到了高度重視。PLC通信功能包括，PLC與PLC之間的相互通信、PLC與其他智能電子設備之間的通信。PLC可以進行數據分析與傳遞，通過其他智能設備或PC來進行數據處理，這是PLC通信功能的獨特優點。

（3）PLC的特點。PLC有著3個最明顯的特點。首先是通信協議上的統一，PLC使用國際標準通信協議，不同公司生產的設備也可以相互連接起來，為用戶提供了極大的便利，同時PLC的開放性也促進了PLC產業的良性發展。其次是PLC與現場總線的密切結合，現場總線與PLC的關系十分密切，因為大部分現場總線都是由PLC的生產廠家開發生產出來的。最后一個特點是通信程序編寫設計簡單靈活，使用的時候通信協議僅僅編寫計算機一端就可以了，PLC可以進行自動的接受與發送。為了能夠減少使用者編寫通信協議的工作量，有的公司還特意設計了專門的計算機和通信軟件。

3 PLC在工業自動化領域中的應用

（1）開關量控制。PLC具有可靠性高、維修簡單方便、運行速度快等多個優點，不僅節省下許多人力和時間，同時又保證了工作的質量，避免了線路冗雜、維修困難的問題。PLC的自動開關量控制可靠性非常高，它對系統工作的控制是通過中間繼電器實現的，同時結合順序繼電器的公式進行設計，然后畫梯形圖，進行模擬仿真檢查，保證了控制的可靠性與穩定性。

（2）模擬量控制。PLC可以根據對象的特點靈活組裝成系統，功能齊全，控制穩定可靠。PLC有CPU模塊、I/O電路模塊、位置模塊、模擬量控制模塊等多個模塊。PLC模擬量控制模塊使得PLC實現了過程控制、儀表監控的功能。PLC模擬量控制模塊的應用使得PLC過程控制的精度得到很大提高，它可以對熱處理的溫度進行十分精準的控制，為熱處理的過程控制與維護帶來了極大便利，在原來的儀表控制系統基礎上有了巨大進步。

（3）電動機變頻調速控制。PLC與變頻器是可以同時使用的，便于對電機的運行與速度進行控制。在PLC與變頻器之間加上電壓平滑電路，然后通過控制時間影響轉速，轉速與時間成正比關系，輸出脈沖周期的大小會影響到輸出電壓紋波的數值。

4 PLC在工業自動化領域中存在的問題

PLC目前最大的問題是軟硬件體系上的封閉，專用總線、通信協議、公司結構的不統一帶來的兼容性差的問題，極大地影響了使用者的便利。雖然國家發行了行業統一規范標準，但問題仍未得到徹底性的解決。

同時PLC的適應性還不夠強，在一些特殊的工業環境中，PLC設備的功能還是會受到影響，影響常規的工作。PLC對溫度有著嚴格要求，不能接受陽光的直射，同時旁邊如果有高溫的儀器設備也會對PLC的工作產生影響，需要注意避免或者加上散熱設備。同時PLC對空氣濕度也有一定的要求，應保證空氣濕度不能過高。PLC對震動也有一定要求，需要保證穩定科學的工作環境，有必要采取一定的防震、減震措施。

5 PLC未來的發展方向

PLC在工業自動化控制領域中雖然存在著一些問題，但PLC的未來發展前景依舊十分廣闊。PLC在工業自動化控制領域中主要有3個發展方向。

（1）種類豐富。PLC在設計、產品、功能等多個方面都有廣闊發展前景等待開發。隨著市場經濟的飛速發展，PLC為了能夠適應市場需求，自身的種類也會逐漸豐富起來。 PLC的種類更加齊全豐富的同時，也會為使用者帶來更多的方便。

（2）高速度、大容量。由于高速度、大容量的市場需求，PLC對計算能力也會進行深層次的升級。PLC控制系統在不遠的將來會更加廣泛地運用到工業領域中去。

（3）編程語言高級化。隨著控制領域對PLC編程邏輯復雜程度的需求不斷發展，PLC編程語言朝著高級化、多樣化的方向進行開發也是必然的發展趨勢。

6 總結

本文簡單地介紹了PLC的結構組成與功能特點，PLC是目前最先進的工業自動化控制設備，有著獨特的構造。同時本文對PLC的應用進行了分析研究，闡述了PLC的功能并分析了目前仍存在的一些問題，最后對PLC在工業自動化領域未來的發展趨勢進行了分析研究，希望能夠促進PLC在工業自動化領域中更好的發展進步。

參考文獻：

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.025

作者簡介：郭杰（1981-），男，天津人，研究方向：自動化。