基于PLC控制技術在工業(yè)自動化中的應用研究

甘能

摘 要 近些年，隨著科技的不斷發(fā)展，PLC控制技術的科技水平越來越高。伴隨著計算機技術和通訊技術的發(fā)展，工業(yè)控制領域早已發(fā)生了翻天覆地的變化。PLC控制技術的應用范圍也在不斷擴大，已經(jīng)滲透到了我們生活的方方面面。PLC控制技術由于自身的優(yōu)良特性，技術性強、應用面廣、科技水平高等特點，使得它在工業(yè)中的應用變得越來越廣。為了進一步了解PLC控制技術在工業(yè)中的具體應用，因此本篇文章主要分析了PLC控制技術，通過進一步分析，從而探討了PLC控制技術在工業(yè)自動化中的應用。

【關鍵詞】PLC控制技術 工業(yè)自動化 應用

PLC是可編程邏輯控制器的簡稱。從它剛開始發(fā)展到今天，雖然經(jīng)歷的時間并不長，但是PLC控制技術本身的性能卻得到了很大的的提升。各方面的功能也都在不斷完善。在早期，PLC主要應用于替代繼電器控制系統(tǒng)，作為機械電氣控制的核心部分進行工作，雖然此時的應用范圍不是很廣，但正是由于它自身的優(yōu)良特性，逐漸引起了工程技術界的廣泛重視，在一定程度上推動了PLC控制技術的發(fā)展。在后續(xù)的發(fā)展過程中，PLC控制技術的各方面性能也都在不斷完善。進而它的應用范圍就逐漸變廣。在工業(yè)生產(chǎn)中的各個部門，需要提升工業(yè)自動化水平時，離不開PLC控制技術的應用?，F(xiàn)如今，PLC控制技術在工業(yè)自動化中的重要性日益突出，只有清楚地了解了PLC控制技術的原理，了解了它的應用性能，才能更好地將PLC控制技術應用于工業(yè)自動化中。

1 PLC控制技術的概述

PLC控制技術是一門發(fā)展不久的新技術，起初是在二十世紀七十年代的時候，人們開始研究出了可編程邏輯控制器（PLC）。PLC控制技術巧妙地將自動化技術、計算機技術、通信技術這三者有效地合為一體，綜合成為一門技術，就是現(xiàn)在人們熟悉的PLC控制技術?？偟膩碚f，PLC控制技術應用范圍最廣的還是工業(yè)領域。畢竟工業(yè)領域中對這種技術的需求程度很高。PLC控制技術的應用。不僅可以為各種自動化設備提供非?？煽康目刂茟茫以谶M行控制的時候能夠提出比較可靠和完善的解決方法，很好地契合了工業(yè)企業(yè)的發(fā)展需求，因而PLC控制技術在工業(yè)中的市場份額比較大。面對控制的對象，控制對象的復雜度很高，加上使用環(huán)境的特殊性和長期工作的連續(xù)性，這些都對PLC控制技術提出了更高的要求。PLC控制技術自身的優(yōu)良特性還是比較突出：可靠性高、適應范圍廣、具有良好的通信功能、結(jié)構(gòu)模塊化等特征。相關的研究人員在面對現(xiàn)狀的情況下，還應加大對控制技術的研發(fā)力度，不斷提升它的各方面性能。

2 PLC控制技術的工作原理

PLC控制技術的應用，并不只是經(jīng)過一個階段就能完成的。它需要多個階段互相配合，共同努力，才能夠使得該技術的應用效果更加突出。在實際應用中，PLC主要經(jīng)過三個階段：輸入采樣階段、程序的執(zhí)行階段、執(zhí)行后的輸出階段。這三個階段順利完成之后，我們才可以說完成了一個完整的掃描周期。

2.1 輸入采樣階段

輸入采樣階段是PLC控制技術應用的第一個主要階段。PLC采用掃描方式按照順序讀入所有輸入狀態(tài)及相應的輸入數(shù)據(jù)，與此同時將這些讀入的狀態(tài)和數(shù)據(jù)存儲到PLC中的映像區(qū)的控制單元。當PLC完成輸入采樣階段之后，直接進入到用戶程序的執(zhí)行階段，在此階段會進行數(shù)據(jù)的刷新，確保輸入數(shù)據(jù)的準確性。在后續(xù)的兩個階段，映像區(qū)中的狀態(tài)和數(shù)據(jù)并不會發(fā)生改變，二者之間的運行存在一定的時間差距。這種時間差距必須要進行控制之后才能保證不變，也就是對輸入信號進行控制。此時要看輸入信號的類型，如果輸入的是脈沖信號，則脈沖信號的寬度至少為PLC一個掃描周期，只有進行這樣的控制，才能確保所編寫的程序在輸入之后可以被有效地讀入，否則就做了無用功，產(chǎn)生的后果更加嚴重。

2.2 用戶程序執(zhí)行階段

在此階段中，可編程控制器會自動地對用戶程序進行完整的掃描，掃描的目的是確保所有的輸入程序都已經(jīng)被讀入。對用戶程序進行掃描的過程中，可編程控制器會按照固定的順序和路線進行程序的運算。掃描的線路是由用戶程序的各個觸電構(gòu)成，正常的掃描順序也是按照先左后右的順序進行，然后根據(jù)相應的邏輯運算最終得出正確的運算結(jié)果。在此階得出的運算結(jié)果，需要與輸入采樣階段映像區(qū)中存儲的狀態(tài)和數(shù)據(jù)相對應，只有二者相符之后，才可以確定輸出映像區(qū)是否執(zhí)行了相應的命令。

2.3 輸出刷新階段

輸出刷新階段是在前兩個階段完成之后才進行的。對于前兩個階段映像區(qū)中存儲的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在此階段需要對這些存儲的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行刷新。被通過輸出的控制電路驅(qū)動相應的外圍設備，控制具體執(zhí)行機構(gòu)的具體運作，這些步驟完成之后，我們才可以說，PLC控制技術的整個運作過程結(jié)束了。

3 PLC控制技術的抗干擾研究

3.1 設備的選型研究

選擇設備的時候，對各方面要求都比較高。首要考慮的因素就是設備的抗干擾能力。與此同時，將設備的電容性和外部干擾能力考慮在內(nèi)。在購買相應的設備時，首先選擇那些抗干擾能力強的設備，抗干擾能力強度的判斷，首先依據(jù)廠商規(guī)定的抗干擾系數(shù)來判定。一般而言，抗干擾系數(shù)越大，抗干擾能力越強，在其他因素相同的情況下，盡可能選擇抗干擾系數(shù)大的設備。尤其是在購買進口的設備需要格外注意，我國所運用的內(nèi)阻電網(wǎng)與其他國家的內(nèi)阻電網(wǎng)不一樣，其他國家使用的是一百一十伏特，而我國是二百二十伏特，這樣的一個差別，產(chǎn)生的影響卻很大。總的來說，我國的電阻比較大，同樣的電位的變化也很大，自然而然對抗電磁干擾能力比其他國家的要求也要高，通過這里我們可以推理得出，在其他國家可以使用的PLC產(chǎn)品，在我們國家并不一樣可以適用。

3.2 綜合干擾性研究

為了進一步研究PLC控制技術的抗干擾性能，進行綜合干擾研究對于保障研究水平具有關鍵性的意義。在進行綜合干擾性研究之后，我們可以得出一些有關的結(jié)論。首先，對外線和PLC系統(tǒng)進行屏蔽空間輻射干擾，接著是對外引線進行過濾和隔離。其次，不斷完善接地系統(tǒng)，合理地設置相應的接地點，使其能夠正常工作。最后，運用科學的手段來提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，進一步提升PLC控制技術的水平。

3.3 抗干擾措施的研究

采取一些抗干擾的措施，才能更好地進行抗干擾的研究。在進行抗干擾研究的時候，必須排除電網(wǎng)的影響，這就需要在進行抗干擾研究的時候使用一些性能較好的電源來防止電網(wǎng)的干擾。接著在信號傳輸?shù)倪^程中，盡可能選擇那些不同的電源線進行傳播，根據(jù)信號的不同選擇適當?shù)姆笤O，這樣做的目的是減小電磁波產(chǎn)生干擾。最后，根據(jù)之前的操作選擇合理的接地點，在實驗的過程中不斷完善接地系統(tǒng)。如果有信號接地的時候，屏蔽層應該采取側(cè)接的方式。當信號源沒有接地的時候，此時需要與PLC側(cè)接。兩個不同的信號線連接在一起有接頭的時候，要將屏蔽層牢牢地連接在一起，并且是以一種絕緣的方式綁在一起，而不是多點接觸。只有這樣操作，才能保障抗干擾措施做得到位。

4 PLC在工業(yè)控制中應該注意的問題

PLC控制技術應用于工業(yè)自動化中，它發(fā)揮的作用自然是無可替代，但前提是要按照正確的規(guī)范進行操作，嚴格參照相應的準則，對于應用過程中應該注意的問題了解清楚，在實際應用的時候才能更好地控制。

4.1 溫度問題

溫度是影響PLC性能的一大重要因素。通過相關的研究我們可以知道，PLC在正常使用的時候溫度范圍是零度到五十五攝氏度。這是它正常工作的溫度范圍。根據(jù)這個我們也可以知道，這對我們安裝提出了更高的要求，要合理控制溫度的范圍，既不能安裝在溫度較高的地方，如果安裝環(huán)境溫度較高，在其周邊一定要安裝相應的散熱裝置；也不能安裝在溫度較低的地方，如果安裝的環(huán)境溫度較低，則此時一定要做好保暖措施。只有保證PLC是在允許的溫度范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，才有可能保障其是在正常的工作，否則只會造成更大的損失。

4.2 濕度問題

濕度問題是僅次于溫度之后的第二大需要注意的問題。PLC在正常工作的時候，很容易受到空氣濕度的影響，在工業(yè)生產(chǎn)中，由于個別工業(yè)的特殊性，空氣中的相對濕度特別高，而且在此種情況下減小空氣濕度的措施又很難實行。在此種環(huán)境下要保障PLC的正常運轉(zhuǎn)，難度很大。對PLC的相關研究表明，空氣中的相對濕度在百分之八十五以內(nèi)是滿足情況下的基本要求，在保證濕度的前提下，還要確定此時的空氣沒有凝露的現(xiàn)象出現(xiàn)，從多方面來控制，為的是保持PLC 的絕緣性能。

4.3 振動問題

PLC在工作的時候遇到振動現(xiàn)象，則此時的PLC性能會受到很大程度的損傷。在應用PLC 的時候，盡可能將其遠離振動源，盡可能避免將其與振動源接觸，尤其是那些振動頻率較大的振動源產(chǎn)生的危害更加嚴重。如果實在是無法遠離振動源，此種情況下只能采取一些具體的措施來減小振動產(chǎn)生的危害，比如對頻率源進行減振或者是在頻率傳播的過程進行處理，同時也可以使用一種減震膠，減震膠的作用就是減小振動產(chǎn)生的影響。

4.4 電源問題

PLC正式運用到工業(yè)自動化中，必然離不開支持它工作的電源。通過對PLC進行研究可以發(fā)現(xiàn)，它只適用于五十赫茲和二百二十伏的交流電，由于PLC本身就具有電源線的抗干擾能力，對于那些本身要求比較高的場所，我們可以安裝相應的屏蔽層，屏蔽層可以很好地避免對電源線的干擾。如果輸入端、輸出端的電壓不同，在此種情況下最好選擇直流穩(wěn)壓電源。

5 PLC控制技術在工業(yè)自動化中的應用

PLC控制技術以其自身的獨特優(yōu)勢，在工業(yè)自動化中得到了廣泛的應用，鑒于它目前的發(fā)展現(xiàn)狀，相信在今后的發(fā)展中PLC控制技術仍然有著一個良好的發(fā)展前景。

5.1 對開關數(shù)量的邏輯控制

在工業(yè)自動化的時期，實現(xiàn)對開關數(shù)量的邏輯控制至關重要。運用PLC控制技術時，可以有效地實現(xiàn)順序控制和邏輯控制。可以實現(xiàn)一對一的控制，對于那些要求比較高的一對多控制也可以實現(xiàn)，不論是一對一控制還是一對多控制，都可以實現(xiàn)一種自動化控制。這種自動化控制正是工業(yè)自動化發(fā)展時期所需要的。比如現(xiàn)在工業(yè)中應用比較多的組合機床、注塑機、定數(shù)的玻璃等，都應用了PLC控制技術，也正是PLC控制技術的應用，才使得這些機器的功能越來越強大，從而更好地滿足要求。

5.2 對工業(yè)過程的控制

現(xiàn)如今工業(yè)化市場的競爭也是日益激烈，運用PLC控制技術來提升工業(yè)的自動化水平也是很多企業(yè)爭相采取的措施。對PLC控制技術的研究過程中，不僅讓其可以適應離散過程的控制，同時也可以實現(xiàn)對連續(xù)過程的控制。PLC在工業(yè)中的應用越來越廣，此時該技術的功能也是越來越強大。

5.3 對于運動控制的研究

在研究PLC控制技術的時候，對于它的性能的研究仍在繼續(xù)。在工業(yè)自動化的控制中，也可以將其應用于控制直線運動或者圓周運動，在運動的控制中得到了較廣泛和長時間的應用，這種運用趨勢也是呈逐漸上升的。除了在工業(yè)自動化中應用，PLC控制技術對于電梯、機器人、各類運動機械的運動都可以進行很好地控制，這些也都是PLC控制技術的今后的發(fā)展方向。

5.4 對于數(shù)據(jù)處理的控制

由于 PLC 控制技術在數(shù)據(jù)傳送、數(shù)學運算（函數(shù)運算、矩陣運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)排序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、位操作、查表等方面的優(yōu)勢比較突出，在現(xiàn)有的實際情況下，可在較短的時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)處理等多個方面的不同任務。將處理得到的數(shù)據(jù)與之前存儲在存儲器中的參考值進行比較，比較二者數(shù)據(jù)的差別，接著完成控制操作，也可以傳送到別的智能裝置進行遠程控制。數(shù)據(jù)處理一般用在無人控制的柔性制造系統(tǒng)大型控制系統(tǒng)中，同時，也被廣泛地應用于如冶金、造紙、食品工業(yè)一些大型控制系統(tǒng)中。

6 結(jié)語

隨著科技水平的不斷發(fā)展，我國的PLC控制技術的發(fā)展速度也將隨之加快。在實現(xiàn)工業(yè)自動化的領域中，采用PLC控制技術是適應社會的必然需求，同時也是保障自動化水平的基本前提。面對現(xiàn)如今的發(fā)展形勢，相關的研究人員還應不斷加大其研究力度，不斷完善PLC控制技術水平，從而使得其更好地應用于工業(yè)自動化的領域中。

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作者單位

廣州市水務規(guī)劃勘測設計研究院 廣東省廣州市 510640