PLC在工業自動化中的應用及發展

吉冰偉

摘 要：PLC控制技術具有可靠性高、適應性好、通信能力強等多項優點，已經在工業生產領域得到廣泛應用，極大的提高了我國工業化生產水平。本文對PLC控制器的工作原理、應用狀況及其注意事項進行了分析，最后對該技術的發展前景做了簡單預測。

關鍵詞：PLC；工業；自動化；控制；前景

中圖分類號： TH86 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）17-131-2

0 引言

可編程控制器（PLC）應用時間不長，但卻得到了很大發展，各方面的性能不斷完善，已經由初期的替代繼電器控制系統逐漸發展至工程技術界的多個領域。工業領域生產水平的提升，同樣離不開PLC控制技術的應用。筆者結合自身的工作經驗，對PLC控制原理、在工業中的應用狀況以及發展趨勢進行探討，希望能對相關人員提供一定參考。

1 PLC控制技術概述

1.1 PLC控制技術簡介

PLC控制技術是在自動化技術、計算機技術和通信技術的基礎上發展起來的一門綜合性技術，該技術具有可靠性高、適應性好、通信能力強以及功能擴充性高等多項優點，因此得到了廣泛應用。PLC最早應用于工業領域，極大的提高了工業生產領域的自動化水平和控制水平，提高了工業生產的可靠性，有效的促進了工業領域的發展。隨著工業領域的不斷發展，生產工藝逐漸復雜，需要控制的對象難度發生了很大改變，工作環境和工作時長也有了新的變化，這就對PLC控制技術提出了新的要求。

1.2 PLC控制技術原理分析

PLC控制技術的應用需要經過輸入采樣階段、程序執行階段和執行后的輸出階段，三部分相互配合，才能完成一個完整的周期任務。

1.2.1 輸入采樣階段

PLC控制技術應用的第一個階段是采樣階段，掃描設備按照一定順序讀入所有輸入狀態和相應的數據，并將讀入的狀態和數據存儲到PLC映象區的控制單元，完成輸入后直接進入到用戶程序的執行階段，同時刷新數據，確保輸入數據的準確性。

1.2.2 用戶程序執行階段

PLC控制器在執行階段會對用戶程序進行完整掃描，確保輸入程序已經被讀入。掃描過程中會按照既定的順序和路線進行程序運算，一般由左至右依次進行，然后根據相應的邏輯運算得出與存儲狀態和數據相符合的結果，確定命令得到準確執行。

1.2.3 輸出階段

PLC完成采樣和執行階段后，進入輸出階段。輸出前，需要對存儲狀態和數據進行刷新，然后控制電路驅動相應的外圍設備，使其執行具體的操作，輸出完成。

2 PLC控制技術在工業自動化中的應用

2.1 PLC控制技術的應用現狀

PLC控制技術具有多項優勢，因此在工業自動化中得到廣泛應用，主要表現在：

2.1.1 對開關數量的邏輯控制

開關數量的邏輯控制是工業實現自動化的關鍵，PLC技術不僅能實現順序控制，還能實現邏輯控制；在數量方面，PLC既可實現對開關的一對一控制，也可實現一對多的控制，以滿足較高的生產需求。開關的自動化控制是工業實現自動化的基礎，比如組合機床、注塑機、定數的玻璃等都應用了PLC控制技術，該技術的應用豐富了機器設備的功能，滿足了現代工業生產發展的需要。

2.1.2 對工業過程的控制

現代工業市場的競爭日益激烈，PLC控制技術的應用已經成為工業企業提高自身競爭力的重要手段，PLC應用過程中不僅可適合離散過程的控制，還能對連續過程進行自動化控制，這對企業自動化生產線的連續運行十分有利。伴隨著PLC技術應用范圍的推廣，該技術的功能也逐漸強大，工業生產過程也發生了根本性的變革。

2.1.3 對運動的控制

PLC控制技術在不斷應用的同時，其性能研究也在不斷進行。PLC技術不僅能對直線運行進行自動化控制，還能對圓周運動進行控制。除此之外，電梯、機器人、各類運動機械的運動也能利用PLC控制技術進行準確控制，這也是PLC控制技術未來發展的一個重要方向。

2.1.4 對數據處理的控制

PLC控制技術在數據處理方面同樣具有優勢，可對數據進行傳送、運算、排序、轉換、位操作、查表等多種操作，而且能根據實際情況，靈活完成數據采集、分析及相關的處理任務，并將處理結果與所存儲的參考值進行對比，根據數據的差別完成控制操作；還能將處理結果傳送至其他智能設備進行遠程控制。PLC控制技術的數據處理功能可用在無人控制的柔性制造生產線的大型控制系統中，或者冶金、造紙、食品工業等其他大型控制系統中。

2.2 PLC應用注意事項

2.2.1 溫度對PLC的影響

PLC控制器在運行過程中受溫度影響較大，因此，應做好溫度的控制工作，使其維持在0-55℃范圍內，確保設備的正常運行。根據以上要求，在安裝PLC控制器時，要選擇合適的位置，若安裝位置處于溫度較高處，應在周圍地區安裝散熱裝置；若安裝位置處于溫度較低處，則應做好保暖措施。只有PLC控制器處于正常范圍內，其性能才能正常發揮，否則將對工業生產過程產生影響，給企業造成巨大損失。

2.2.2 濕度對PLC的影響

PLC屬于電子器件，因此也受到濕度因素的影響。工業生產中，個別生產線環境較為特殊，空氣中的相對濕度偏高，而且無法采取有效措施減少空氣相對濕度，這種情況下，PLC控制器的運行就受到很大威脅。試驗表明，空氣中相對濕度85%以下才能確保PLC控制器穩定運行；另外，在做好濕度控制的同時，還應確定空氣中有沒有凝露現象，以免水分過多降低PLC的絕緣性。

2.2.3 電源對PLC的影響

PLC的運轉離不開電源提供動力支持，試驗表明，PLC運行需要50HZ，220V的交流電源，電源持續穩定供電，是PLC控制器穩定運行的基礎。PLC本身具有電源線的抗干擾能力，對要求較高的工業生產而言，可以通過安裝屏蔽層的措施，避免電源線的干擾。若PLC控制器輸入端、輸出端的電壓不同，也可采取直流穩壓電源，以確保控制器能夠獲得穩定的能源動力。

2.2.4 振動對PLC的影響

PLC控制器在工作過程中，不可避免的會遇到振動問題，振動達到一定程度可能會損害PLC的控制性能，為此，應將PLC控制器安裝在原理振動源的地方，避免與振動源接觸；若無法避開振動源，可采取措施降低振動對控制器的損害，如減震膠就是一種較為常用的保護措施。

3 PLC控制技術發展前景

隨著控制系統復雜性和精確性的提高，PLC控制技術也將做出相應提高，并向著多樣化和智能化方向發展；同時PLC在運算能力方面也會不斷改進，以滿足現代控制系統的高速、高容量要求；PLC控制器性能不斷發展的同時，其技術也越來越成熟，成本將逐漸降低；最后，PLC還會朝著設計人性化、產品多樣化、功能智能化多個層面綜合化發展，以滿足市場的不同需求。

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