PLC在工業(yè)現(xiàn)場控制中的應(yīng)用

陳子豪

（荊楚理工學(xué)院，湖北 荊門 448000）

0 引 言

“PLC”對工業(yè)現(xiàn)場控制作用影響十分關(guān)鍵，也是其提高運行效率、加強安全保障的重要部分。然而，現(xiàn)階段，我國PLC在工業(yè)現(xiàn)場控制中的應(yīng)用研究依然存在較多問題。本文對PLC在工業(yè)現(xiàn)場控制中的應(yīng)用進(jìn)行分析，有十分重要的理論意義。

1 PLC介紹概述

PLC在當(dāng)下工業(yè)制造領(lǐng)域較為常見。PLC主要是指一種數(shù)字運算執(zhí)行方式，其最大功能是實現(xiàn)自動化控制，這一點在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中極為重要。PLC有其自身的發(fā)展歷史與形成演變。PLC是基于傳統(tǒng)繼電器，并通過技術(shù)創(chuàng)新與功能延伸的一種必然產(chǎn)物。PLC集成了多項科學(xué)技術(shù)，主要包括計算機技術(shù)、自動控制原理及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。同時，PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域具有一定延展性，可根據(jù)其需求變化與規(guī)模大小進(jìn)行改變。例如，小規(guī)模的單臺設(shè)備控制、大規(guī)模工程流程生產(chǎn)自動化等，PLC都可以對其任務(wù)進(jìn)行出色完成。此外，PLC的主要優(yōu)勢還體現(xiàn)在其靈活性、簡單化，如編程語言簡單易讀，安裝操作較為靈活、簡單，且具有一定的抗干擾、抗波及等能力，穩(wěn)定安全性能十分可靠。隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，硬件技術(shù)與軟件技術(shù)更新提升，當(dāng)下PLC已經(jīng)成為一種更為便捷、精小及功能強大的綜合性控制系統(tǒng)。PLC在諸多領(lǐng)域都有其較大發(fā)展空間，如電力行業(yè)、化工行業(yè)、冶金行業(yè)極制造行業(yè)等。因此，要求有行之有效的措施對其進(jìn)行問題分析，如加強現(xiàn)場管控、提高PLC應(yīng)用研發(fā)、PLC在未來工業(yè)現(xiàn)場控制領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展等。

2 工業(yè)自動控制中PLC的具體應(yīng)用

2.1 開關(guān)量控制

通過對部分工業(yè)生產(chǎn)走訪調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，很多工業(yè)控制現(xiàn)場都選擇繼電器接觸器。這種模式對小型工程十分奏效，但對于大型工業(yè)生產(chǎn)控制就十分不利。大型工業(yè)控制系統(tǒng)主要受繼電器接觸器影響，易出現(xiàn)如返修問題頻繁、觸點競爭強烈、線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，對生產(chǎn)造成無形阻礙。所以，基于這些問題情況建議采用PLC。這主要是因為PLC在速度方面反應(yīng)極快，實現(xiàn)了硬觸點向軟觸點轉(zhuǎn)變。同時，在故障修理方面，PLC也十分簡單、方便，接線不復(fù)雜、不繁瑣，對設(shè)計生產(chǎn)起到一定的效率提升作用。此外，在成本控制方面，PLC也相對奏效，降低了成本資金的大量投入，節(jié)省了人力、物力。在工業(yè)控制中，PLC適用于高精度數(shù)控機床，并在提升控制精度方面起到積極效果。例如，PLC完成了單步步進(jìn)模式控制，且利用中間繼電器進(jìn)行單個系統(tǒng)動作控制。最后，在設(shè)計方面，PLC主要采用模擬仿真軟件對存在的錯誤問題進(jìn)行檢測。控制部分中所涉及的梯形圖可以按照其順序動作進(jìn)行畫出[1]。

2.2 模擬量控制

PLC作為一種當(dāng)下最為常見的控制系統(tǒng)，對安全運行、提高質(zhì)量、降低風(fēng)險等十分關(guān)鍵。從加強工業(yè)現(xiàn)場控制入手，結(jié)合問題現(xiàn)狀，PLC主要采用模塊與模擬形式進(jìn)行功能發(fā)揮與任務(wù)完成。PLC內(nèi)部模塊形式不是單一片面的簡單流程，而是更為科學(xué)、合理的系統(tǒng)布局。最為代表性的為模塊拼接功能，這些內(nèi)部模塊可以根據(jù)其控制對象實際需求與目的進(jìn)行自主性組合，將控制的功能性進(jìn)行增強提升。PLC內(nèi)部模塊主要包括計數(shù)性模塊、輸入輸出擴展性模塊、位置控制模塊、模擬量控制模塊及遠(yuǎn)程通信控制模塊等，在其實際運行中這些模塊可以進(jìn)行自由組合與對接。

在工業(yè)控制系統(tǒng)匯總各關(guān)鍵儀表十分重要，可以對各項工業(yè)自動化設(shè)備的穩(wěn)定運行與性能發(fā)揮起到積極作用。PLC采用模擬量方式，對自動化生產(chǎn)線中的關(guān)鍵儀表進(jìn)行全面監(jiān)控，提升了控制精度與儀表反映內(nèi)容的準(zhǔn)確性。例如，在工業(yè)零件加工過程中，極易受較多因素影響，如溫度、壓力及流量等。同時，各項涉及參數(shù)也較多，在實際控制中具有一定難度。通過PLC可以對這些參數(shù)進(jìn)行全程控制與實時掌握，相對于傳統(tǒng)單一性的儀表裝置具有很大進(jìn)步[2]。

2.3 位置控制

位置控制是自動化工業(yè)生產(chǎn)線必不可少的關(guān)鍵部分之一，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)加工中多采用機械手、自動位移等模式進(jìn)行運行作業(yè)。PLC在位置控制方面主要是以高精度數(shù)控機床為主。例如，刀具具體位移補償、相關(guān)主軸分度控制、全面進(jìn)步分段控制等。PLC可以采用脈沖信號發(fā)出的方式，向步進(jìn)電機繞組進(jìn)行信號發(fā)出，實現(xiàn)了控制電機位移及刀具定位精準(zhǔn)等目的。

3 鞏固PLC在工業(yè)現(xiàn)場控制中的具體措施

3.1 加強現(xiàn)場管控

PLC在工業(yè)現(xiàn)場控制中的應(yīng)用是基于一種穩(wěn)定、協(xié)同、效率的現(xiàn)場管控氛圍。工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜、多變，各種生產(chǎn)設(shè)備與機械運行往往會受其他因素影響造成問題出現(xiàn)，進(jìn)而對工業(yè)現(xiàn)場安全造成影響。在對PLC工業(yè)現(xiàn)場設(shè)計中，一定要結(jié)合現(xiàn)場實際情況與生產(chǎn)加工需求，對設(shè)備的穩(wěn)定性、技術(shù)的合理性進(jìn)行考量分析。現(xiàn)場管控內(nèi)容如下。第一，技術(shù)保障。對涉及PLC的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行充分保障，如網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、自動化技術(shù)及智能技術(shù)等。第二，維護(hù)保障。維護(hù)保障主要針對PLC的故障出現(xiàn)與問題發(fā)生，一旦出現(xiàn)故障會對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備、生產(chǎn)線等造成嚴(yán)重影響，甚者導(dǎo)致機械運行停止。所以，必須根據(jù)實際情況對可能出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行預(yù)防、處理。例如，進(jìn)行定期、定時設(shè)備檢修，對PLC軟件、硬件等進(jìn)行測試。

3.2 提高PLC應(yīng)用研發(fā)

基于當(dāng)下我國工業(yè)生產(chǎn)及模式的現(xiàn)代化形成，傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式已經(jīng)逐漸被新技術(shù)、新工藝形式取代。以PLC為實際案例，如何在復(fù)雜多變的現(xiàn)場控制中使其功能不斷提升。應(yīng)該以提升其應(yīng)用研發(fā)為方向，開展對PLC的多領(lǐng)域、多功能研發(fā)，將PLC與多項技術(shù)進(jìn)行融合。自動化工業(yè)模式已經(jīng)逐漸向智能化工業(yè)模式轉(zhuǎn)變，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)資料調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國外部分工業(yè)現(xiàn)場已經(jīng)實現(xiàn)了機器人控制，即機器人時代的來臨。而我國PLC在工業(yè)現(xiàn)場控制中依然處在發(fā)展應(yīng)用階段。所以，立足于未來大變動、大格局、大發(fā)展的角度，提升PLC的應(yīng)用研發(fā)進(jìn)度十分重要。

3.3 加強工作人員監(jiān)測意識

PLC設(shè)備及技術(shù)的投入歸根到底是人所決定的，因此，基于我國工業(yè)自動化生產(chǎn)作業(yè)實際情況，提高管理及工作人員的監(jiān)測意識尤為重要。第一，應(yīng)該通過學(xué)習(xí)培訓(xùn)等方式，讓工作人員充分了解及掌握PLC監(jiān)測作用、安全生產(chǎn)重要性。通過科學(xué)監(jiān)測可以為工業(yè)現(xiàn)場提供安全保障及成本降低。第二，建立“從我做起、監(jiān)測管理”的組織體系，將工業(yè)現(xiàn)場控制中PLC系統(tǒng)控制作為監(jiān)測重點，組織工作人員學(xué)習(xí)監(jiān)測知識。

4 PLC在未來工業(yè)現(xiàn)場控制領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展

在未來，工業(yè)現(xiàn)場控制中，PLC將以更為精小、多元的應(yīng)用形式呈現(xiàn)出來，并根據(jù)大型、小型工業(yè)自動化生產(chǎn)需求進(jìn)行市場化滿足。這極大地提升了PLC的適用性及作用發(fā)揮。此外，PLC編程語言未來將呈現(xiàn)高級化發(fā)展。當(dāng)下所采用的為梯形圖，基于梯形圖的優(yōu)勢性與弊端性，更為先進(jìn)、高級的編程語言也層出不窮。例如，某公司PLC已經(jīng)具備了basic模塊，采用獨立方式就可以應(yīng)用visual basic進(jìn)行程序語言編寫，且將PLC模塊通過接口進(jìn)行導(dǎo)入。通過更為高級編程語言的應(yīng)用，完成了面向用戶、面向過程的PLC語言程序編寫。

5 PLC具體維修技術(shù)

5.1 直觀判斷維護(hù)方式

直觀判斷維護(hù)方式是當(dāng)下PLC保護(hù)及維修主要方法之一。該方法主要是通過維護(hù)人員對其存在故障及表現(xiàn)情況進(jìn)行現(xiàn)場觀察，并通過自身經(jīng)驗及工作能力對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)判定。直觀判斷維護(hù)方式的優(yōu)點在于對故障問題的及時發(fā)現(xiàn)。

5.2 替換分析維修方法

在PLC保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)問題后，往往需要對其故障原因及形成過程進(jìn)行客觀分析，并對其故障對該元件的可運行性、穩(wěn)定性造成的影響進(jìn)行最后判定，如果判定該設(shè)備無法再投入使用，一定要對其進(jìn)行替換。“替換”不是單一片面的形式手段，而是需要對設(shè)備維修的可行性進(jìn)行分析判定。例如，在故障電路系統(tǒng)通過科學(xué)判定，采用新組件、新微機植入等對其故障現(xiàn)象進(jìn)行重新鑒別，進(jìn)而起到一定安全鞏固的作用。因此，替換分析維修方法側(cè)重于對電路系統(tǒng)的整體性故障排除及維修。

6 結(jié) 論

本文對PLC在工業(yè)現(xiàn)場控制中的應(yīng)用進(jìn)行分析研究，主要包括PLC介紹概述、工業(yè)自動控制中PLC的具體應(yīng)用及鞏固PLC在工業(yè)現(xiàn)場控制中的具體措施等。通過多方面、多角度對PLC在工業(yè)現(xiàn)場控制中的應(yīng)用進(jìn)行闡明，為下一步工作開展打下重要基礎(chǔ)。