在工業(yè)自動(dòng)化控制中PLC應(yīng)用存在的問(wèn)題

黃鴻喜，梁冬生，司妞，林江波，孟紅偉

（湖南華曙高科技有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

在我國(guó)當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下，通過(guò)應(yīng)用PLC技術(shù)便可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中的可編程邏輯自動(dòng)化控制。該技術(shù)主要通過(guò)可用于邏輯編程的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)可編程程序，便可以對(duì)內(nèi)部?jī)?chǔ)存進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算、控制，同時(shí)，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中所檢測(cè)到的相關(guān)數(shù)據(jù)，將儲(chǔ)存內(nèi)容通過(guò)模擬量的形式輸入或輸出，進(jìn)而控制工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。通過(guò)采用PLC控制技術(shù)，可以解決傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中控制系統(tǒng)內(nèi)部接線復(fù)雜、功耗高、可靠性低、靈活性差等缺點(diǎn)。

1 在工業(yè)自動(dòng)化控制中PLC的應(yīng)用特點(diǎn)及工作原理

1.1 PLC控制技術(shù)的工作原理

在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用中，當(dāng)PLC控制技術(shù)投入生產(chǎn)應(yīng)用后，其自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程主要可以分為以下三個(gè)階段，其中分別為信號(hào)輸入采集階段、用戶程序執(zhí)行階段、信號(hào)輸出刷新階段。PLC控制技術(shù)在完成以上三個(gè)階段的過(guò)程中，每進(jìn)行一個(gè)階段即可稱為一個(gè)掃描周期，在PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行掃描的過(guò)程中，可編程邏輯控制器中的CPU會(huì)根據(jù)預(yù)先所設(shè)定的掃描速度，對(duì)以上三個(gè)階段進(jìn)行重復(fù)掃描。

1.2 PLC控制技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

PLC控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用特點(diǎn)，主要有以下3點(diǎn)。

第一，PLC控制技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議上的統(tǒng)一，這主要是指在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中，PLC控制技術(shù)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，對(duì)不同公司的生產(chǎn)設(shè)備也可以進(jìn)行實(shí)時(shí)連接，這便為工業(yè)生產(chǎn)提供了一定的便利，同時(shí)，PLC控制技術(shù)的開放性也可以促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)鏈的良性、可持續(xù)發(fā)展；第二，在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中，PLC控制技術(shù)易于與現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行密切聯(lián)系，這樣就可以通過(guò)PLC來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制；第三，PLC控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中具有較為靈活的通信程序編寫功能，在對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行編寫的過(guò)程中，往往只需要編寫計(jì)算機(jī)的一端代碼就可以自行實(shí)現(xiàn)PLC的自動(dòng)接收和自動(dòng)傳送。這樣就可以大幅度減少使用者在編寫通信協(xié)議過(guò)程中的工作量，同時(shí)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還可以由編程人員專門為PLC控制系統(tǒng)配置專門的計(jì)算機(jī)和通信軟件。

2 PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

PLC及變頻器技術(shù)中的控制配件，可以在工作過(guò)程中將工業(yè)自動(dòng)化控制中各個(gè)時(shí)段的輸入信號(hào)和與之對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)進(jìn)行記錄和收集，然后實(shí)現(xiàn)在硬件框架內(nèi)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制中進(jìn)行雙重控制。

2.1 PLC技術(shù)可用于信號(hào)測(cè)定開關(guān)

圖1 PLC技術(shù)信號(hào)測(cè)定開關(guān)

如圖1，PLC技術(shù)可信號(hào)測(cè)定開關(guān)在工作過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制中所布置的機(jī)械設(shè)備方向有所偏移，那么，當(dāng)工業(yè)自動(dòng)化控制中的機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中一旦發(fā)生跑偏，就會(huì)觸發(fā)這一時(shí)段中的特殊開關(guān)信號(hào)。通過(guò)信號(hào)測(cè)定開關(guān)，便可以發(fā)出5伏特左右的直流電壓，當(dāng)直流電壓抵達(dá)控制裝置系統(tǒng)時(shí)，控制裝置系統(tǒng)便可以對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制中后續(xù)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制和處理。同時(shí)，PLC技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中由于點(diǎn)數(shù)不受限制，因此，可以對(duì)所控制的邏輯問(wèn)題進(jìn)行多種組合運(yùn)算，進(jìn)而提高自身的開關(guān)量控制能力。

2.2 PLC技術(shù)可用于傳感測(cè)定配件

PLC技術(shù)的傳感測(cè)定配件在應(yīng)用的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制中的機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中輸出異常，撕裂傳感器便會(huì)第一時(shí)間感受到這種異常狀態(tài)，從而發(fā)出特有的測(cè)定報(bào)警信號(hào)，這樣控制器就可以在第一時(shí)間內(nèi)接收到這種測(cè)定報(bào)警信號(hào)，從而使工業(yè)自動(dòng)化控制中緊急制動(dòng)，這樣就可以防止由于工業(yè)自動(dòng)化控制中在外力驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備發(fā)生扯斷的現(xiàn)象發(fā)生。

2.3 PLC技術(shù)可用于傳輸速率測(cè)定

控制系統(tǒng)中傳輸速率測(cè)定裝置在應(yīng)用過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制中的機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速率過(guò)高或運(yùn)轉(zhuǎn)速率過(guò)低，那么，傳輸速率測(cè)定系統(tǒng)便會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)將這種異常信號(hào)傳達(dá)到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)便會(huì)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制中的機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制，來(lái)確保工業(yè)生產(chǎn)中各個(gè)時(shí)段內(nèi)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行速率相同。同時(shí)，還可以通過(guò)PLC及變頻器技術(shù)來(lái)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制中的技術(shù)編碼進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模@樣就可以讓工業(yè)自動(dòng)化控制中在工作過(guò)程中可以辨別脈沖數(shù)目，從而更好地獲取工業(yè)自動(dòng)化控制中在工作中的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行速率。

2.4 PLC技術(shù)可用于判別故障位置

控制系統(tǒng)中判別故障位置這一功能，還需要工作人員的適當(dāng)參與才可以完整地證實(shí)。這需要工業(yè)自動(dòng)化控制中在工作過(guò)程中，當(dāng)工作人員察覺(jué)到機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中有所異常，那么，就可以判斷帶式運(yùn)行機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的某一數(shù)值的開關(guān)量。通過(guò)這種判斷，工作人員在第一時(shí)間便可識(shí)別出帶式運(yùn)行機(jī)的故障發(fā)生點(diǎn)，這樣就可以讓維修人員盡快地到現(xiàn)場(chǎng)開展工業(yè)自動(dòng)化控制中維修作業(yè)。同時(shí)，還可以根據(jù)輸送機(jī)的相關(guān)輸出信號(hào)，判別工業(yè)自動(dòng)化控制中在緊急態(tài)勢(shì)下的停機(jī)狀態(tài)、開關(guān)閘門時(shí)的工作狀態(tài)、管控速率下的工作狀態(tài)和給料機(jī)配比下的工作狀態(tài)等。

3 PLC控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中存在的問(wèn)題及解決措施

3.1 PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中存在溫度問(wèn)題

在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中溫度會(huì)在一定程度上，干擾到PLC技術(shù)的使用性能，在根據(jù)有關(guān)研究調(diào)查中顯示當(dāng)溫度在0～50℃時(shí)，最適合于PLC控制系統(tǒng)的工作。所以在對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程中，技術(shù)人員需要將PLC控制系統(tǒng)的溫度控制在合理范圍內(nèi)，如果在運(yùn)行的過(guò)程中周邊環(huán)境溫度過(guò)高，那么，技術(shù)人員還需要在系統(tǒng)周邊設(shè)置相應(yīng)的散熱裝置；如果運(yùn)行的過(guò)程中周邊的環(huán)境溫度過(guò)低，技術(shù)人員就應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)周邊設(shè)置保溫裝置，確保PLC控制系統(tǒng)可以一直處于在一個(gè)正常的工作環(huán)境中。

3.2 PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中存在濕度問(wèn)題

PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用過(guò)程中，工作環(huán)境中的濕度也會(huì)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生一定的問(wèn)題。在當(dāng)前我國(guó)個(gè)別工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域中，作業(yè)環(huán)境空氣中的濕度較高，如果PLC控制系統(tǒng)一直處于較高的空氣濕度中，那么，就無(wú)法保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。根據(jù)有關(guān)調(diào)查研究中顯示，當(dāng)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境內(nèi)空氣中的濕度高達(dá)85%以上，那么，就會(huì)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成一定的問(wèn)題，PLC控制裝置表面會(huì)有濕氣凝露的問(wèn)題出現(xiàn)，這就會(huì)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的絕緣性造成一定的問(wèn)題。

3.3 PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中存在絕緣性差問(wèn)題

工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中所應(yīng)用的PLC技術(shù)，其主要是由高精度的電子元器件組合而成。這些電子元器件在應(yīng)用過(guò)程中，自身所具有的絕緣性能與周邊環(huán)境的水汽含量成反比例關(guān)系，電子元器件周邊水汽含量上升，那么，電子元器件的自身絕緣性能便會(huì)出現(xiàn)下降。因此，在應(yīng)用PLC技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，需要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的周邊濕度環(huán)境進(jìn)行控制，進(jìn)而提高自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通常技術(shù)人員需要將PRC技術(shù)的工作環(huán)境濕度控制在75%～85%。

3.4 PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中存在抗震性差問(wèn)題

在應(yīng)用PLC技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，技術(shù)人員需要在系統(tǒng)組裝的過(guò)程中加裝相應(yīng)的防震器，避免系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中由于周邊環(huán)境的震動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行造成干擾。通常工業(yè)自動(dòng)化中的PLC系統(tǒng)在運(yùn)行中如果受到振動(dòng)頻率在10～55Hz范圍下的連續(xù)振動(dòng)，那么，系統(tǒng)便會(huì)受到一定的干擾，使得系統(tǒng)的運(yùn)行性能大幅度下降。所以，技術(shù)人員需要在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行中，做好防震抗干擾措施，減少由于強(qiáng)烈振動(dòng)給PLC系統(tǒng)帶來(lái)的破壞。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中存在著大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，因此，在工業(yè)自動(dòng)化控制現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)應(yīng)用PLC技術(shù)便可以合理地解決數(shù)字量和模擬量在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，所以通過(guò)設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)，便可以提高工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)效率。此外，在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，PLC技術(shù)可以通過(guò)完美的人機(jī)界面和通訊設(shè)備，制作出品種更加豐富、規(guī)格更加齊全的產(chǎn)品，進(jìn)而適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)力的快速提升。