关于PLC的应用问题以及发展趋势的探析

【摘要】本文在概述PLC的基础上，详细阐述关于plc的应用领域以及应用中出现的问题，最后对其发展历程以及发展趋势进行了预测。

【关键词】PLC；可编程；应用问题，发展趋势

PLC从兴起发展至今，相较于其他控制器，在数字运算、处理模拟量以及人机接口方面的功能有了很好的提高，并且已经发展成为了工业控制行业的主要的控制设备，被越来越多的行业所广泛的使用，发挥的作用也是越来越大，其作用和性能得到普遍的认可。但是PLC在应用中也存在这一些问题。本文就PLC在应用中存在的问题以及其发展进行详细的探讨。

一、PLC的概述以及发展

所谓的PLC，指的是根据用户的程序命令要求，在系统软件的控制下，根据“串行”进行工作，PLC内部的CPU其顺序扫描各个输入点的状态并进行数据处理，最终向输出点进行相应控制信号的发送。PLC其系统接线量是非常少的，主要由于只有输出端以及输入端是采用实际的接线，其他的内部线路是通过软件相互连接，所以在工作时PLC会自动通过程序的形式将存储于内部的存储器中，一旦控制出现变化时，只需对存储器中的控制程序进行修改，就能实现改变，免去接线的变动，体现了控制的通用性和灵活性。

PLC主要结构包含以下几个方面：CPU、电源、系统程序的存储器、功能模块、接口电路以及通信模块。电源在系统中具有极其重要的作用，一旦电源出现问题，整个系统将会失去工作的能力，所以电源的要求对于PLC来说是比较严苛的，并且所选择的电源要能和交流电网相互融合。CPU看做是整个系统大脑，主要是因为它控制着整个系统中相关数据的处理工作，并且能对系统的状态进行判断，将寄存器内部的数据发送到相应的输出装置内。系统的软件主要是被存放于系统程序存储器中的。用户的程序存储器主要是用来存储系统软件。接口电路作用就是进行数据的输入和输出，不同接口电路是由不同的接口所组成，这些接口共同来完成数据的输出和输入。该系统的功能模块主要有计算模块和定位模块等构成。通信模块工作的过程可分为三步：输入采样、用户程序执行以及输出刷新，这三个过程都是紧密相连的。

PLC起始于1969年，美国数字设备公司研制出第一台PLC，成功应用于GM汽车的生产线。1980年美国电子制造商协会将他命名为可编程序控制器，之后与1982年和1985年国际电工委员会对PLC进行了定义：所谓可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境中应用设计的。PLC主要是采用可编程序的存储器来在内部存储以执行逻辑运算、定时、顺序控制、算数运算和计算等命令，并且通过数字式的输出和输入控制机械的生产过程。此后，随着技术的发展，PLC应用开始拓展到机械、石油、化工、冶金、电力、轻纺、电子以及交通等行业。有关数据表明，PLC可以完成80%以上的工业方面的控制。

二、PLC的应用

就应用来说，PLC的应用大致归纳为：

1、开关量逻辑控制。开关量逻辑控制是PLC最广泛和最为基本的应用，并取代了之前传统的继电器控制的系统，从而实现了顺序控制和逻辑控制，成功的应用于单机控制、自动化生产线以及多机控制等。比如印刷机械、注塑机、切纸机械、磨床、组合机床、订书机械以及生产线等方面。

2、数据处理。当代的PLC拥有数字运算、数据传递、排序、转换以及查表等功能，数字运算比如函数运算、矩阵运算和逻辑运算，能够完成数据采集、分析以及处理等功能，这些数据经过通信接口而传达给其他的智能装置，比如计算机数值控制设备来进行处理等。

3、位置控制。现代绝大多数的PLC厂商都能够提供拖动步进电动机或伺服电动机其单轴以及多轴位置的控制的模块。由于添加这一功能，使其广泛的应用到装配机械、轮胎成型机、金属成型机以及金属切割机等的控制中，完成相对精度较高的控制。

4、过程控制。所谓过程控制主要是对温度、流量以及压力的连续变化模拟量的闭环控制。PLC通过模块来实现数字量和模拟量之间的转换，并且对模拟量进行闭环的控制。现在许多大中型PLC系统都能够进行闭环控制，这一功能的实现可以通过PID子程序来实现，也可以采用专门的智能PID模块。

5、通信连网。PLC通信主要有PLC之间的以及PLC与上位计算机，PLC跟其他智能设备的通信。PLC可以直接通过通信处理单元、通信转接器来与通用的计算机形成网络，并实现交换信息的功能，同时也能构成“分散控制、集中管理”的分布式控制，这也很好的满足了工厂自动化的需求。目前，网络系统在向着标准、开放和互连的方向发展。

三、PLC应用问题及发展趋势

虽然PLC抗干扰能力强、使用可靠性高，但在使用中仍会出现一系列的问题。所以在日常使用中，应该注意：

1、工作环境。工作环境包括温度、湿度、震动以及空气因素等。PLC通常要求的工作温度是在0-55℃之间的，安装时不可以放在发热量较大的元件下面并做好通风散热工作。为了保护PLC绝缘性能，周围的相对湿度要小于85%。同时，PLC应该远离振动源，避免10-55Hz的频繁或连续的震动，如果不可避免的会遇到震动应采取有效地减震措施。PLC的使用应避免周围存在有易燃和腐蚀性气体，对于有较多灰尘或是腐蚀性气体的环境，需要将其安装在封闭性好的控制柜中。最后，PLC要求电源可靠性要高，所以需要安装带有屏蔽层的隔离变压器。

2、系统中的干扰。PLC使用现场的干扰主要来源于：1）强电干扰。由于PLC供电电源都是由电网完成，并且电网的覆盖范围也比较广，所以容易受到空间点刺的干扰进而在线路上面出现感应电压，尤其是电网内部的变化等都会通过输电线传到电源。2）信号线引入的干扰。这类的干扰主要有两种，一是通过变送器供电电源或是共用信号仪表的供电电源带来的干扰，一般忽略不计；另一种是信号线受到空间电磁辐射的感应产生的干扰，这种干扰严重时将会引起元件的损坏。3）柜内干扰。控制柜内如有高压电源或是大的感性负载以及混乱排线都会造成一定程度干扰。4）PLC系统内部的干扰。这部分干扰主要是因为系统内部的元件以及电路之间的相互电磁辐射而产生的，比如模拟地与逻辑地的互相影响以及元件之间的不匹配使用而产生。

3、抗干扰措施。1）要合理的处理电源，抑制电网引入的干扰，可安装一台隔离变压器来减少设备跟地之间的干扰还能通过介入滤波电路。2）要选择正确的接地点，良好的接地是保证PLC能够可靠工作的必要保障，也可以避免发生电压冲击的危害。可以将电源线接地端与柜体的连接线接地设为安全接地，也可以进行系统接地或进行信号与屏蔽基地。3）变频器抗干扰，可以通过家隔离变压器、使用滤波器以及在变频器和电动机之间增加交流电抗器来完成。

PLC未来的发展趋势主要向着微型化、PC化以及网络化发展的，最近几年，微型PLC开始出现并投入使用，其使用价格也仅为几百欧元。相信，随着软PLC控制组态相关软件的发展和完善，安装软PLC组态软件以及pc-based控制的市场占有率会得到快速的提高。