PLC在工业自动化控制中的应用研究

摘要： 本文简要概述了PLC，对PLC的特点以及通信功能也以此为基础进行了简要的介绍，将应用在自动化的工业领域中的应用情况和应用中存在的问题进行了分析。

Abstract： This paper describes the definition and characteristics and communication function of the PLC. And it analyzes the application situation in the field of industrial automation and the problems in application.

关键词： PLC；工业自动化；应用；研究

Key words： PLC；industrial automation；application；research

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0033-02

1 PLC的定义

PLC是一种控制数字运算和操作的可编程装置，它的发展是为了代替传统的继电器，PLC电子系统集通信技术、计算机技术和自动控制技术于一身。在工业化境下实现整个工厂流程只需要一台设备来控制就是PLC开发的目的。可靠性强、体积小、组装灵活、编程简单等都是PLC的自身特点。现今，机械制造领域、化工领域和电力领域、建筑领域等都广泛地应用了PLC系统，有力地支撑起了现代工业的控制，机电一体化的发展速度也被PLC大力推进了。过程控制、生产管理、顺序控制等都是PLC技术主要涉及的领域。由于越来越成熟的PLC技术，和越来越短的更新换代周期，新型的PLC的性价比也相对更高。其功能特点：一、高速计数器已经达到了32位，拥有100kHz的基数频率，改变PLC的输出可采用显示计数频率的方式。二、输出功能非常高速。三、拥有捕获脉冲的功能，对输入脉冲能够迅速捕获。四、内置时钟；中断功能。

除此之外，脉冲输出模块、温度调节模块、模拟能量输入模块等特殊模块都是小型PLC自身就具有的。

2 PLC中通信功能的特点

2.1 PLC的通信功能 随着飞速发展的计算机技术普及，工业自动化控制系统中也已经普及了网络通信技术。PLC和其余设备的通信以及PLC自身的通信囊括了整个PLC通信。PLC突出的通信功能特点，就是将重要的信息传递给其他系统再进行处理。PLC的通信功能在当前也得到了不断的加强。以通过接入开放式网络的三菱公司FX系列的PLC为例分析，其远程I/O网络是CC-Link接口模块和AS-I主站模块以及DeviceNet接口模块组成的。其通信协议是FX专门提供的，能够与ASCII传输模式在通信中完全符合，用户编程在PLC一侧也完全不需要，想要实现自动通信用户只需要进行简单的设置即可。

2.2 PLC的特点 ①具有统一的通信协议。国际标准的通信协议是PLC的发展局势中所采用的协议，通信的开放程度提高也是基于给用户的使用和不同厂家的产品实现互通提供了很大的便利。②许多现场总线都是PLC生产商所开发的，要将现场总线密切地结合。因而PLC和现场总线之间有着密切的关系。Profibus和DeviceNet以及AS-I都是PLC中进入了国际标准且使用较多的现场总线。③如何设计更简单化通信程序。其实要实现自动收发只需要在使用PLC通信程序的时候对计算机一侧的程序进行编写即可。为了用户能够在编写程序时减少工作量，关于PLC接口软件和专门的计算机软件很多厂家都进行了设计。

3 自动工业化中PLC的应用以及所存在的问题

3.1 工业自动化中主要应用到的PLC

3.1.1 PLC中开关量的控制 PLC的优点为如下几点，接线简单、速度快、软触点多、维修方便等，系统的质量不仅能够得到提高，同时在时间和人力方面也能够大大节省，大系统中的不易修改和线路复杂的问题也能够得到有效避免。PLC代替了机电控制，对控制自动开关量的可靠性也有了显著的提高，系统动作也是由PLC使用中间继电器来进行控制的，设计上采用了顺序控制器的公式，为了能够尽可能保证设计规范，需要将顺序控制器中的梯形图进行模拟仿真检查。

3.1.2 PLC中模拟量的控制 PLC根据控制量的特征，控制系统便是通过组合功能模块组装而成的，从而能够更加灵活的控制。高速计数模块、I/O模块、位置控制模块、主机模块等都是PLC系统中的重要模块。要实现对过程的控制和仪表监控就必须要使用到PLC中的模拟量控制模块。工程控制系统的精度也通过PLC中模拟量控制而更为精确，它能够严格控制热处理的温度，例如升温、保温、降温等过程，热处理过程之中的维护和控制设计也会因为PLC模拟量控制更为方便快捷，实现了以往仪表控制系统难以实现的控制。

3.1.3 PLC中位置的控制 位置控制在自动工业化中占有重要地位。位置控制的方式实例也很多，例如工业生产中的搬运定位控制、主轴精确分度控制等。PLC在控制步电机的时候发出脉冲，步电机的脉冲便能够得到精确确定，使得位置控制能够轻松实现。

3.1.4 PLC中系统集中的控制 除了自动化控制，系统本身的控制也是PLC能够轻松实现的，例如能够控制监测以及显示出系统故障等。逻辑错误的检测和时限故障检测的原理是控制系统在进行系统监控时所依据和采用的原理。每个机床设备工步都需要一定时间来执行工作循环中的任务，启动定时器可以设置在检测工步的环节中，并且启动报警信号或自动停机信号都是用定时器的输出信号来确定的。要注意动作持续的时间稍短于定时器的启动时间。而一定的逻辑关系始终存在于电控系统的各个信号之间，因为这种逻辑关系在设备出现故障的时候就会被损坏掉，所以对故障的分析就需要使用已经事先编写好的逻辑判断故障程序来进行分析。

3.1.5 PLC中变频调速的控制 能一起使用的是变频器和PLC指令系统，使用过程中电机的调速和运转都能够得到有效控制。将电压平滑电路加到PWM和PLC输出中，控制转速就需要对PWM指令中的t数值进行设置，而两者也是成正比的，输出电压波纹也会受到大小不同的脉冲周期影响。

3.2 自动工业化中应用PLC所存在的问题 PLC中封闭的软硬件体系是最大的缺点，造成多种不兼容的情况也是因为专用的通信通道和专用总线等方面出现问题。其中主要问题如下：①运行中受到温度的限制。0至55摄氏度是PLC适合工作的温度，所以散热要求是PLC在安装过程中应重点注意的，与其余发热大的设备也要保持距离还要避免阳光直接照射。在环境温度高于55摄氏度就需要采用制冷装置和通风装置，使用装置将PLC的工作温度降到正常范围，使得PLC能够正常运行。②运行中受到湿度的限制。为了PLC的元件能够得到稳定的保障就需要对湿度的控制一定要注意。环境水汽在一定程度上决定了元器件的绝缘性，必须要保持80%以下的相对空气湿度。③运行中对振动的控制。振动对于PLC在运行时也有一定的要求，0至50Hz之间的振动在PLC运行过程中是一定要避免的，振动危害在必要时应该采取相应的措施来减少。大容量、高速度、多品种是未来PLC在应用中的发展趋势，同时会拥有更加丰富的智能模块，多样化、高级化也是编程语言未来的发展趋势。今后，更加成熟和应用更加广泛的PLC也会相继被应用。

4 结语

伴随着计算机和电子技术的飞速发展，PLC技术也在突飞猛进，能够将自身功能逐渐完善，同时也扩大了应用的领域，随着PLC技术的发展也逐步将实际运用中的问题进行了有效的解决。自动工业化和工业生产中可靠的数据也都是由逐渐完善的PLC通信功能所提供的。PLC系统对自动化工业的各个环节也能够越来越熟练地进行控制。PLC伴随着地位日益提高的工业自动化将会支撑起工业自动化发展。未来将会应用到更加便利和全面的PLC。

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