淺談PLC在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

孫巖 魏穎* 沈陽(yáng)工學(xué)院信息與控制學(xué)院

1 PLC的概述

1.1 理念的提出

PLC是傳統(tǒng)的控制技術(shù)與微機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它是一種新型的控制技術(shù)，具有可靠性、靈活性特點(diǎn)。雖然PLC是程序編制，但它卻可以很好的利用微處理器的特點(diǎn)，使用簡(jiǎn)單的續(xù)電器梯形圖指令，無需用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行語言編程。PLC的接線量相對(duì)較小，在工作過程中，這些線路通過軟件進(jìn)行連接，并以邏輯代數(shù)的形式儲(chǔ)存在PLC儲(chǔ)存器中，若控制過程發(fā)生變化，僅需要對(duì)儲(chǔ)存器中的程序進(jìn)行簡(jiǎn)單修改即可。

1.2 產(chǎn)生及發(fā)展

早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。它最早由美國(guó)開發(fā)，當(dāng)時(shí)的PLC技術(shù)只能夠進(jìn)行順序控制，20世紀(jì) 70 年代中末期，可編程邏輯控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID 功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20 世紀(jì)80 年代初，可編程邏輯控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。

2 PLC的特點(diǎn)

2.1 應(yīng)用范圍廣

PLC的編程簡(jiǎn)單，所以操作人員無需花費(fèi)大量的時(shí)間學(xué)習(xí)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試相對(duì)簡(jiǎn)單，通常無需拆卸硬件就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)能夠的調(diào)試或修改。PLC的組裝面積小，使用便捷，在繼電與供電系統(tǒng)中被廣泛的適用，例如控制柜的設(shè)備、裝置與鏈接等。

2.2 可靠性高

傳統(tǒng)的繼供電設(shè)備設(shè)計(jì)復(fù)雜，接線較多，因此在使用過程中常常會(huì)出現(xiàn)接觸不良等現(xiàn)象，PLC可以大幅度的降低接線數(shù)量，簡(jiǎn)化系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而減少故障發(fā)生率。此外，PLC還具有較強(qiáng)的抗干擾性，能夠在干擾十分突出的施工現(xiàn)場(chǎng)使用。

3 PLC的設(shè)計(jì)與工作

3.1 可編程控制器設(shè)計(jì)原理

PLC的程序設(shè)計(jì)必須滿足系統(tǒng)中某一被控制對(duì)象的控制要求，在此基礎(chǔ)上盡可能的簡(jiǎn)便易懂，以最大限度的降低成本。此外，PLC的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足一定的接口性能，以便其未來的開發(fā)與拓展。合理的設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)的封裝性能，以確保其能夠應(yīng)對(duì)日常的維修護(hù)理。

3.2 可編程控制器工作原理

當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。

輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序。當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。這時(shí)，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。

4 PLC在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

4.1 在順序控制中的應(yīng)用

大多數(shù)企業(yè)將PLC作為順序控制器來使用，例如，對(duì)火力發(fā)電場(chǎng)飛灰與爐渣的清理與控制等。自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)于企業(yè)的生產(chǎn)效率有著至關(guān)重要的影響，因此為了使該技術(shù)的性能提高，就必須對(duì)PLC進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。PLC很好的與自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)合在一起，形成遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)傳感與主站層三個(gè)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的分層式控制。

4.2 在開關(guān)控制中的應(yīng)用

PLC作為一種可編程存儲(chǔ)器，能夠?qū)鹘y(tǒng)的機(jī)械繼電器轉(zhuǎn)化為虛擬繼電器，使電氣工程的運(yùn)作更加便捷。例如，常見的繼電器電路在進(jìn)行通斷的過程中反應(yīng)較慢，PLC很好的補(bǔ)充了這一弱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)的自動(dòng)切換，且反應(yīng)更加敏捷，很好的提升了系統(tǒng)的運(yùn)作效率。

4.3 交通領(lǐng)域中PLC技術(shù)的應(yīng)用

近年來，PLC技術(shù)被廣泛的運(yùn)用于交通領(lǐng)域，鑒于交通運(yùn)輸速度快、岔路多等特點(diǎn)，PLC內(nèi)部的定時(shí)器資源可以得到有效的利用，交通信號(hào)燈是調(diào)節(jié)道路交通的重要設(shè)備，將PLC技術(shù)裝入通信設(shè)備，通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)路面交通的控制，極大程度上減輕了人力管理負(fù)擔(dān)，使道路交通能夠統(tǒng)一調(diào)度，使線路的信號(hào)燈構(gòu)成局域網(wǎng)，從而達(dá)到交通系統(tǒng)全天候機(jī)械自動(dòng)化管理的效果。

結(jié)語：綜上所述，自PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)后，使得系統(tǒng)制造成本大幅度降低，系統(tǒng)可靠性也得到了提高。PLC在未來具有很好的應(yīng)用前景，但對(duì)于其他領(lǐng)域的技術(shù)控制上還有待提高，相關(guān)技術(shù)人員需要加大研究力度，使PLC能夠取得進(jìn)一步發(fā)展。