關(guān)于PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用探究

周原力

中冶長天國際工程有限責(zé)任公司

前言

PLC 是一種數(shù)字化控制設(shè)備，由三種技術(shù)融合而成，包括現(xiàn)代通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)的推動下，PLC已經(jīng)告別了單臺器控制，發(fā)展成為自動化設(shè)備儀器，能夠?qū)崿F(xiàn)對整個工業(yè)流程進行控制。因為PLC 在控制方面的應(yīng)用能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求，所以PLC 在工業(yè)方面的應(yīng)用越來越廣泛。從PLC 的發(fā)展歷程可以看出，我國工業(yè)在自動化控制方面的水平在緩步上升，在工業(yè)技術(shù)方面的發(fā)展越來越快。

1 PLC技術(shù)概述

PLC 技術(shù)，也就是可編程控制器，其在控制方面具備著較為理想的作用效果，在工業(yè)領(lǐng)域更是得到了較為理想的作用價值呈現(xiàn)，尤其是對于工業(yè)環(huán)境的各個環(huán)節(jié)控制，更是能夠體現(xiàn)出較強的實用性效果。這種PLC 技術(shù)的應(yīng)用能夠綜合運用數(shù)字運算電子系統(tǒng)進行有效處理，進而也就能夠?qū)崿F(xiàn)對于目標對象的有效分析和優(yōu)化控制，最終提升工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的運行效果。具體到PLC 技術(shù)的應(yīng)用過程中來看，其涉及到了計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)等各個方面的內(nèi)容，如此也就能夠確保相應(yīng)控制運行更為可靠，對于以往單純控制模式的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)有效優(yōu)化，抗干擾能力同樣也是比較突出的。

2 基于PLC 的工業(yè)自動化控制工作原理

PLC 在運行時所需要進行的工作包括輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新等三個方面[2]。在輸入采樣階段，PLC 會通過掃描的方式按照順序讀入所有輸入狀態(tài)以及輸入數(shù)據(jù)，同時把這些狀態(tài)及數(shù)據(jù)存貯到相應(yīng)的單元，當這一階段的數(shù)據(jù)輸入采樣完成以后就可以進行下一步工作了。在用戶程序執(zhí)行階段，可編程控制器會對用戶程序進行自上而下的掃描，根據(jù)掃描結(jié)果來執(zhí)行相應(yīng)的程序。在對用戶程序進行掃描時，需要按照固定的順序和路線進行程序的計算，固定的順序是指從左到右，自上而下的順序。當用戶程序執(zhí)行階段完成以后就可以進行下一步的環(huán)節(jié)。在輸出刷新階段，PLC 的CPU會根據(jù)I/O 映像區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)對所有的輸出鎖存電路進行刷新，通過輸出的控制電路驅(qū)動相應(yīng)的外圍設(shè)備，控制具體執(zhí)行機構(gòu)的具體運作。當這一階段的工作結(jié)束之后，PLC 的整個運行過程才算完成，即為一個周期。對于不同的工業(yè)環(huán)境而言，其要求也不一樣，主要體現(xiàn)在PLC 的周期差異，因此不同的工業(yè)環(huán)境所采用的PLC 周期也不盡相同。

3 PLC在工業(yè)電子自動化控制中的應(yīng)用

下面從系統(tǒng)集中控制、開關(guān)量控制、模擬量控制、位置控制、電動機變頻調(diào)速控制這幾個方面分析PLC 在工業(yè)電子自動化中的具體應(yīng)用。

3.1 系統(tǒng)集中控制

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)都是循環(huán)作業(yè)，需要工業(yè)設(shè)備能夠在一定周期內(nèi)正常運轉(zhuǎn)。這需要工業(yè)設(shè)備本身具備一定的控制能力，能夠控制好運轉(zhuǎn)時間。PLC 除了能夠?qū)﹄娮幼詣踊O(shè)備進行有效控制外，還可以對整個工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)進行控制。PLC 在集中控制方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在系統(tǒng)邏輯檢測、故障檢測這兩個方面。PLC應(yīng)用于系統(tǒng)集中控制能夠?qū)I(yè)設(shè)備進行集中化管理，通過定時器對設(shè)備發(fā)出信號，設(shè)備通過受控元件接收信號，開始運轉(zhuǎn)。當生產(chǎn)作業(yè)結(jié)束時，可以通過PLC 下達停止指令。通過PLC 應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對整個工業(yè)設(shè)備的精準控制，從而提高工業(yè)的工作效率。

3.2 開關(guān)量控制

傳統(tǒng)的自動化設(shè)備由于系統(tǒng)規(guī)模相對較小，其接觸器控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的問題還不夠明顯。然而隨著工業(yè)對系統(tǒng)的不斷擴大，接觸器和繼電器的問題就凸顯出來。這兩個控制系統(tǒng)的路線十分復(fù)雜，若是系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需要花費很多的時間進行檢測，不利于故障的檢測與修復(fù)。兩個控制器存在觸點競爭問題，導(dǎo)致系統(tǒng)運行比較緩慢。PLC 能夠解決這些問題。因為PLC 的結(jié)構(gòu)比較簡單，能夠便于故障維修和檢測。而且軟觸點很多，能夠提高系統(tǒng)的運行速度。PLC 應(yīng)用于工業(yè)電子自動化控制之后，工業(yè)生產(chǎn)就不需要浪費大量的時間與人力，能夠便于企業(yè)的管理。PLC 開關(guān)量在機床方面的應(yīng)用，能夠提高系統(tǒng)的自動化程度。因為PLC 開關(guān)量采用的是系統(tǒng)動作與中間繼電器相對應(yīng)的設(shè)計方法，能夠?qū)ο到y(tǒng)的運行進行有效控制。這種設(shè)計方法需要建立一個順序控制器數(shù)學(xué)公式，對執(zhí)行元件進行設(shè)計。工業(yè)在進行生產(chǎn)時，可以通過模擬仿真進行系統(tǒng)檢測，若是系統(tǒng)順序錯誤，可以進行修改。因此PLC 開關(guān)量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，能夠提高設(shè)備的可靠性能，在使用壽命和穩(wěn)定性能方面都有所提升。

3.3 模擬量控制

PLC 能夠通過對模塊的組合實現(xiàn)對系統(tǒng)的靈活控制，從而對模擬量進行控制。在進行模擬量控制時，必須以控制對象特征為基準。由于PLC 在語句方面的控制比較簡單，因此可以對語句進行豐富，形成一個語句控制庫。通過模塊對模擬量應(yīng)用，對工業(yè)生產(chǎn)的過程進行控制，從而達到控制儀表的目的。因為模擬量模塊在系統(tǒng)中的應(yīng)用，整個工業(yè)系統(tǒng)的精度都能夠得到有效的控制。PLC 模擬量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)能夠控制熱量，對進行系統(tǒng)的降溫、升溫、保溫等。將PLC 模擬量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，儀器就可以得到有效控制，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)精度的控制。現(xiàn)在的很多工業(yè)生產(chǎn)都需要特定的環(huán)境，PLC模擬量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)的環(huán)境進行精確控制，從而提高工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量。

3.4 位置控制

現(xiàn)代工業(yè)在生產(chǎn)制造方面，已經(jīng)開始運用機器人進行產(chǎn)品制造。機器人的運行作業(yè)，需要工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)能夠?qū)ξ恢谩⒖臻g區(qū)域進行有效控制，使機器人能夠正常工作。

4 結(jié)束語

綜上所述，對于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的發(fā)展優(yōu)化，借助于PLC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較為理想的作用效果，尤其是相對于傳統(tǒng)的控制體系和模式，PLC 技術(shù)更是值得在未來工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中推廣，并且著眼于位置控制、模擬量控制以及開關(guān)量控制進行深入探索，降低可能出現(xiàn)的各類問題和隱患。

[1]閆洪偉，王小麗.工業(yè)自動化控制的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016(09).