PLC在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用及發(fā)展

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摘要：自動(dòng)化給工業(yè)生產(chǎn)使企業(yè)的效率與效益同時(shí)得到提高，PLC的廣泛應(yīng)用給工業(yè)領(lǐng)域帶來了變革，在國民經(jīng)濟(jì)增長中發(fā)揮越來越巨大的作用。下文筆者圍繞PLC在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行探究，首先對(duì)PLC的種類進(jìn)行分析再探究其在工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用與發(fā)展?fàn)顩r。

關(guān)鍵詞：PLC；工業(yè)自動(dòng)化；應(yīng)用；發(fā)展

前言

PLC出現(xiàn)以來，為工業(yè)提供了更為便捷的技術(shù)服務(wù)。PLC使運(yùn)算系統(tǒng)、電子技術(shù)、編輯功能等有機(jī)地結(jié)合起來。PLC自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)中的地位越來越突出，故此，有必要對(duì)其進(jìn)行研究與分析。

1.PLC簡(jiǎn)介

PLC即為可編程的控制器，為一種數(shù)字操作和運(yùn)算的控制裝置，在傳統(tǒng)繼電器基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，集通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的系統(tǒng)。工業(yè)環(huán)境設(shè)備自動(dòng)化控制到整個(gè)工廠流程的自動(dòng)化在PLC開發(fā)的基礎(chǔ)上能夠有效的予以實(shí)現(xiàn)，抗干擾能力高、體積小、編程簡(jiǎn)單是它的優(yōu)點(diǎn)所在。隨著軟件、硬件的設(shè)計(jì)及開發(fā)，出現(xiàn)了越來越簡(jiǎn)單的PLC編程，極大的提升了系統(tǒng)和功能的開放性。如今，在化工、輕工、電力和機(jī)械制造等行業(yè)中都對(duì)PLC廣泛的進(jìn)行了應(yīng)用，有效的推動(dòng)了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。

2.PLC在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

隨著網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的到來，PLC技術(shù)得到迅猛發(fā)展，目前，PLC已成為工業(yè)控制裝置領(lǐng)域中不可或缺的組成部分：

2.1開關(guān)量的控制

作為PLC應(yīng)用的最廣泛的功能之一，對(duì)開關(guān)量的控制主要體現(xiàn)在一下幾點(diǎn)：一是逐漸取代的傳統(tǒng)繼電器，依靠軟件編程實(shí)現(xiàn)邏輯控制，控制可靠、抗干擾能力強(qiáng)；二是PLC的硬件結(jié)構(gòu)能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境的要求靈活應(yīng)變，軟件編程能根據(jù)用戶要求實(shí)現(xiàn)多組、多套程序的編寫；三是適應(yīng)性好，在單臺(tái)設(shè)備、多臺(tái)組合設(shè)備、自動(dòng)化流水線以及更大規(guī)模的集成系統(tǒng)中都能實(shí)現(xiàn)控制。例如對(duì)數(shù)控機(jī)床、機(jī)械制造、運(yùn)輸帶、包裝機(jī)械的控制，以及化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制。

2.2運(yùn)動(dòng)控制

運(yùn)動(dòng)控制，也稱位置控制，是指對(duì)直線或圓周運(yùn)動(dòng)的控制。早期的PLC用開關(guān)量I/O模塊實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，現(xiàn)階段一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，以實(shí)現(xiàn)模擬量輸出、脈沖輸出等功能。當(dāng)前，在機(jī)械、機(jī)器人、電梯等控制場(chǎng)合均有應(yīng)用。

2.3模擬量過程控制

現(xiàn)階段的PLC生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)模塊化，比如PLC本身就由CPU模塊、存儲(chǔ)器模塊、I/O模塊、通信模塊等構(gòu)成，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確控制，又能方便自身故障的排查。目前，中、大型PLC都通過模擬量I/O模塊等，實(shí)現(xiàn)了模擬量的過程控制；部分小型PLC也具有模擬量輸入輸出功能，如壓力、流量、溫度等模擬量。PLC 的這一功能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鍋爐、恒壓供水等方面。

2.4機(jī)械加工的數(shù)字控制

PLC具有數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、查表和位操作等功能，可以完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集和處理。利用PLC能實(shí)現(xiàn)接受和輸出高速脈沖的功能，配置相應(yīng)的傳感器和脈沖伺服裝置，PLC就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制。如PLC和計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）裝置組合為一個(gè)整體，可實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制，組成數(shù)控機(jī)床，這在機(jī)械加工領(lǐng)域扮演著重要的角色。

2.5機(jī)器人控制

隨著工廠自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)的形成，機(jī)器人被使用的范圍將會(huì)越來越廣，許多機(jī)器人都用PLC來控制其各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)。如德國西門子公司制造的機(jī)器人就采用該公司生產(chǎn)的16位PLC組成的控制裝置，一臺(tái)控制設(shè)備可以對(duì)具有3～6軸的機(jī)器人進(jìn)行控制，自動(dòng)處理它的機(jī)械運(yùn)作。

3.PLC在使用中應(yīng)注意的問題

PLC技術(shù)一般不需要采取什么措施，就可以在工業(yè)自動(dòng)化中使用。但是，當(dāng)一些外在因素的干擾，會(huì)對(duì)PLC正常使用造成影響。

一是，溫度的影響。PLC使用的環(huán)境溫度應(yīng)在0攝氏度到55攝氏度，安裝時(shí)要注意環(huán)境溫度，不能在發(fā)熱量大的機(jī)器附近或原件下安裝，同時(shí)要保證通風(fēng)良好，基本單元之間要間隔一定距離；同時(shí)要防止太陽光直接照射，開關(guān)柜上要設(shè)有通風(fēng)扇或百葉窗。在北方冬季，要做好御寒工作，保證PLC在規(guī)定的溫度下使用。

二是，濕度的要求。濕度是PLC元件穩(wěn)定性的保證，元器件的絕緣性能與空氣的濕度有關(guān)系，所以，要保證PLC正常使用，就要控制空氣濕度在85%以內(nèi)，保持在無凝露狀態(tài)下。

三是，震動(dòng)的影響。PLC工作需要進(jìn)行防震措施，它所工作的環(huán)境要求遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)裝置，防止震動(dòng)頻率在10-50赫茲的頻率，當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)現(xiàn)象，那么也應(yīng)該采取一些減震措施。

四是，空氣的影響。PLC使用對(duì)空氣也提出一些要求，比如避免腐蝕、易燃的氣體，避免酸性氣味高的氣體以及多粉塵、強(qiáng)腐蝕氣體的環(huán)境。如這些環(huán)境不可避免，那么可以將PLC安裝在密封較好的控制室或控制柜中，最好再安裝空氣凈化器等設(shè)備。

五是，電源的干擾。PLC使用電源為220V，50Hz的交流電，它本身具有較強(qiáng)的抵御能力，一般情況下不需要安裝輔助電源設(shè)備，但是在電源干擾嚴(yán)重的環(huán)境，還需要安裝一臺(tái)帶屏蔽層隔離變壓器，保證正常電源的輸出使用。在輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源，防止紋波對(duì)PLC接收的影響。

4.工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域PLC應(yīng)用前景展望

針對(duì)現(xiàn)階段的發(fā)展情況，在工業(yè)自動(dòng)化中盡管對(duì)PLC進(jìn)行了應(yīng)用，但是，硬件和軟件系統(tǒng)的問題在其中還是比較的突出。例如專用通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、專用總線和各大公司結(jié)構(gòu)不同等情況，都會(huì)影響到其兼容性。然而，利用對(duì)PLC的震動(dòng)控制、溫度限制和濕度限制能夠發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，PLC在今后的發(fā)展中主要會(huì)向著以下三個(gè)方向邁進(jìn)：

首先，PLC對(duì)產(chǎn)品、功能和設(shè)計(jì)的多方面發(fā)展能夠給予實(shí)現(xiàn)。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，為了在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中PLC能夠占據(jù)一定的位置，也再不斷的提升自身的種類，一旦有豐富的產(chǎn)品存在于PLC中，這樣就能夠?qū)⒁欢ǖ谋憷麨槭袌?chǎng)需求提供出來。

其次，在高速度和大容量的帶動(dòng)下，對(duì)于升級(jí)運(yùn)算能力PLC將會(huì)逐步的予以實(shí)現(xiàn)。在信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的背景下，在微型高速當(dāng)中，普遍的存在著設(shè)別價(jià)格下降和容量加大的情況。所以，在存儲(chǔ)設(shè)備當(dāng)中能夠?qū)LC控制系統(tǒng)廣泛的進(jìn)行應(yīng)用。在PLC系統(tǒng)現(xiàn)狀的從基礎(chǔ)上，相信在以后，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的進(jìn)一步升級(jí)。

再次，編程語言在PLC中會(huì)向著高級(jí)化和多樣化的方向邁進(jìn)。中型PLC和小型的PLC是將梯形圖語言放在關(guān)鍵位置上的編程語言，隨著不斷開發(fā)出高級(jí)的PLC編程語言，也逐漸的引領(lǐng)PLC編程語言向著高級(jí)化和多樣化的方向邁進(jìn)。比如，BASIC和C語言等。因此我們能夠發(fā)覺，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，PLC在其中的發(fā)展前景將會(huì)越來越廣闊。

5.總結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)層出不窮，未來PLC將朝著網(wǎng)絡(luò)化、集成化、開放化、智能化的方向發(fā)展。PLC技術(shù)盡管面臨著來自其他自動(dòng)化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，但同時(shí)也在吸收它們的優(yōu)點(diǎn)，不斷創(chuàng)新，相信其在今后的國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域?qū)⒌玫礁鼜V泛運(yùn)用與推廣。

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