談PLC的控制特點(diǎn)和應(yīng)用及發(fā)展方向

黃加明

摘 要 隨著PLC技術(shù)在過程控制和工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用，概括了PLC技術(shù)的高可靠性、維護(hù)方便、可進(jìn)行在線修改等優(yōu)越的性能和突出特點(diǎn)，總結(jié)了該領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品現(xiàn)狀，以及PLC向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化兩個方向的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞 PLC控制技術(shù) 特點(diǎn) 現(xiàn)狀 發(fā)展方向

中圖分類號：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

目前PLC已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、電力、航空、造紙、化工、冶金、礦業(yè)、輕工及汽車等各個行業(yè)，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域3大技術(shù)支柱（PLC、CAD/CAM技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人）之一，并一度占據(jù)首位。但隨著微處理器、通信和網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)界面技術(shù)及SMT（表面安裝技術(shù)）工藝等的迅速發(fā)展，自動控制領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，嵌入式技術(shù)、PC-BASED（測控技術(shù)）、工業(yè)IT技術(shù)正在迅速改變控制系統(tǒng)的格局，PLC正面臨日益尖稅的挑戰(zhàn)。

為了應(yīng)付這種嚴(yán)峻的形勢，生產(chǎn)PLC的各家公司已相應(yīng)地調(diào)整研制戰(zhàn)略，采用改進(jìn)設(shè)計、提高性能，轉(zhuǎn)向開放的體系結(jié)構(gòu)等措施來迎接挑戰(zhàn)，PLC在不斷融合新興技術(shù)的進(jìn)程中表現(xiàn)出更強(qiáng)大的生命力，目前仍是工業(yè)領(lǐng)域主流的控制產(chǎn)品。

1 PLC控制技術(shù)的特點(diǎn)

可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；I/O接口模塊豐富；體積小、重量輕、功耗低、易于安裝；通用性強(qiáng)、控制程序可變、使用方便；功能強(qiáng)、適應(yīng)面廣；設(shè)備完善、適應(yīng)性強(qiáng)；程序編制簡單、易學(xué)易用。

2 PLC控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 PLC在國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

我國大中型企業(yè)普遍采用了先進(jìn)的自動化系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，但絕大部分小型企業(yè)尚未應(yīng)用自動化系統(tǒng)和產(chǎn)品對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。隨著競爭的日益加劇，越來越多的小型企業(yè)將采用經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的自動化產(chǎn)品對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競爭實(shí)力，按目前的經(jīng)濟(jì)形勢分析，巨大的市場需求為發(fā)展PLC業(yè)務(wù)提供了難得的歷史機(jī)遇，我國將迎來一個PLC市場高速增長的時期。

2.2 PLC應(yīng)用領(lǐng)域

經(jīng)過20多年的工業(yè)應(yīng)用，PLC，使用情況大致可歸納為如下幾類：

（1）用于開關(guān)量邏輯控制。它是PLC的最廣泛也是最基本的應(yīng)用領(lǐng)域。可以取代繼電器控制裝置，如機(jī)床與電動機(jī)電氣控制，還可用來取代順序控制和程序控制，如上料和皮帶運(yùn)輸?shù)取?/p>

（2）用于閉環(huán)過程控制。過程控制是對溫度、壓力等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。現(xiàn)在PLC都配有PID子程序，這一功能可以用PID子程序或?qū)Ｓ玫腜ID模塊實(shí)現(xiàn)，PID閉環(huán)控制功能已廣泛用于鍋爐、冷凍、反應(yīng)堆、水處理，還可用于閉環(huán)的位置和速度控制。

（3）用于數(shù)據(jù)處理。PLC具有算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送、查表、排序及位操作等功能，可以和數(shù)字控制（NC）及計算機(jī)數(shù)控（CNC）組成一體，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制。數(shù)據(jù)處理一般應(yīng)用于大型控制系統(tǒng)，如無人柔性制造系統(tǒng)，也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

（4）用于機(jī)器人控制。隨著自動化網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展，應(yīng)用機(jī)器人的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，PLC也可以控制機(jī)器人。

（5）組成多機(jī)控制系統(tǒng)。隨著計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，工廠自動化（FA）逐步興起，部分PLC廠家也建立了多層控制系統(tǒng)，并向制造自動化通訊協(xié)議MAP靠擾，實(shí)現(xiàn)PLC與上位計算機(jī)、PLC之間、PLC與I/O之間的通信。

3 PLC控制技術(shù)的發(fā)展方向

21世紀(jì)，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，PLC的設(shè)計和制造在融合計算機(jī)發(fā)展的新技術(shù)、新成果的基礎(chǔ)上，將會使產(chǎn)品速度更快、存儲容量更大、可靠性更高。從規(guī)模上看，PLC會進(jìn)一步向體積更小，功能更強(qiáng)、專用化更強(qiáng)和性價比更高的微小型和高可靠性、兼容性好、高容錯性和多功能的大型化方向發(fā)展。從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面看，PLC將和工業(yè)控制計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)組成大規(guī)模的控制系統(tǒng)。目前DCS（計算機(jī)集散控制）系統(tǒng)中已有大量的PLC應(yīng)用，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分的PLC將在工業(yè)控制等眾多領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。通信標(biāo)準(zhǔn)化方面，PLC從單機(jī)控制自動化向系統(tǒng)生產(chǎn)自動化過渡，這就要求PLC與上位計算機(jī)、PLC之間、PLC與I/O之間能及時、準(zhǔn)確互通信息，以便能步調(diào)一致地進(jìn)行控制和管理。機(jī)電一體化方面，機(jī)電一體化技術(shù)是新型一項技術(shù)，發(fā)展前景廣闊，它是是機(jī)械、電子、信息技術(shù)三者的融合，它的產(chǎn)品通常由機(jī)械本體、微電子裝置、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。為了滿足機(jī)電一體化的需要，PLC正在增大存儲容量和加快運(yùn)算速度等方面入手，增強(qiáng)自身功能，同時還在進(jìn)一步縮小體積，加強(qiáng)堅固性和密封性，提高可靠性和易維護(hù)性。 PLC的容錯系統(tǒng)是當(dāng)前發(fā)展最快的一個領(lǐng)域，有廣闊的市場。集成化方面，硬件上對一體型PLC集成多種特殊功能，而對模塊型PLC，增加特殊功能模塊；軟件上使復(fù)雜的程序集成，具備打包功能，這樣，使用者可以根據(jù)控制系統(tǒng)特性，進(jìn)行指令開發(fā)，同時也增強(qiáng)了程序的保密性。

總之，現(xiàn)代PLC控制技術(shù)將向體積更小、功能更強(qiáng)、價格更低、速度更快的微小型方向發(fā)展，同時也會朝著大型網(wǎng)絡(luò)化、兼容性好、功能全及可靠性高的方向發(fā)展。據(jù)美國專家調(diào)查，2000年P(guān)LC占控制市場的份額超過了50%。在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)高速發(fā)展的時代，PLC控制技術(shù)也將逐步得到優(yōu)化，也必將擁有更為廣泛的發(fā)展前景。

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