基于PLC的過(guò)程控制系統(tǒng)

摘要：隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，pcl應(yīng)運(yùn)而生。本文主要講述了pcl的原理，優(yōu)勢(shì)，功能以及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC；過(guò)程控制系統(tǒng)；工業(yè)生產(chǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平也得到了迅猛發(fā)展。在工業(yè)當(dāng)中，自動(dòng)化技術(shù)的引入是使得經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的一重大因素。尤其是當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中引入了自動(dòng)化技術(shù)，使得生產(chǎn)效率大大提高，工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量也得到了極大的保證。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)漫長(zhǎng)而又有規(guī)律的過(guò)程，其經(jīng)歷了主要的五個(gè)階段。其中包含：工匠技巧階段，技術(shù)化階段，理論化階段，還有系統(tǒng)化和智能化方法階段。在此當(dāng)中的自動(dòng)化機(jī)械的加入工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程，一般是由可編程控制系統(tǒng)編程，也稱比例積分微分控制系統(tǒng)，即PLC控制系統(tǒng)。

可編程控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制而設(shè)計(jì)的，主要采用計(jì)算機(jī)控制方式運(yùn)行，因?yàn)樗δ軓?qiáng)大，操作方便，可靠性高，所以可編程控制器已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的自動(dòng)化裝置。

首先，在具有可編程控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中進(jìn)行分析，可以利用很多種方法?？刂葡到y(tǒng)的構(gòu)成中，最基本的包含四個(gè)部分：對(duì)象，調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)閥，檢測(cè)變送。而在自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中，有以下幾個(gè)步驟：明確基本要求，基本內(nèi)容（確定控制方案，選型，相關(guān)工程內(nèi)容的設(shè)計(jì)），基本程序。在復(fù)雜的控制當(dāng)中，有比值控制，均勻控制，串級(jí)控制，選擇性控制，分程控制系統(tǒng)，前饋控制以及多沖量控制系統(tǒng)等。更先進(jìn)一些的控制系統(tǒng)有時(shí)滯補(bǔ)償控制系統(tǒng)，解耦控制系統(tǒng)，推斷控制系統(tǒng)。

自動(dòng)控制系統(tǒng)是基于可編程的控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為plc。其發(fā)展史是：初始階段，擴(kuò)展階段，通信階段和開放階段?？删幊炭刂破鞯奶攸c(diǎn)是：可靠性（硬件的可靠性，軟件的可靠性），易操作性（操作方便，編程方便，維修方便），靈活性（編程的靈活性，擴(kuò)展的靈活性，操作的靈活性，機(jī)電一體化）。

工業(yè)中是運(yùn)用數(shù)字運(yùn)算來(lái)操作電子系統(tǒng)的，由此PLC控制器因環(huán)境應(yīng)運(yùn)而生。這也是十分專業(yè)的計(jì)算機(jī)設(shè)備。它采用了存儲(chǔ)器，并且它是具有可編程控制系統(tǒng)的。用來(lái)在系統(tǒng)的內(nèi)部中，執(zhí)行存儲(chǔ)命令，以及一些算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、順序控制、計(jì)數(shù)和邏輯運(yùn)算等操作的指令。并且存儲(chǔ)器是通過(guò)輸入和輸出的數(shù)字和模擬數(shù)量，來(lái)控制不同類別的機(jī)械或控制系統(tǒng)。

PLC過(guò)程控制擁有多種優(yōu)點(diǎn)：也是因?yàn)樗鼡碛休^多的優(yōu)點(diǎn)，所以它可以廣泛應(yīng)用于各種流水生產(chǎn)線上。它的其他的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：1.有著較為成熟的技術(shù)水平，使用戶使用起來(lái)很方便，故可編程控制系統(tǒng)有著比較好的適應(yīng)性。2.它有很好的帶動(dòng)能力，它可以直接驅(qū)動(dòng)那些耗電量較小的比較小型的交流接觸器和電磁閥，并且此控制系統(tǒng)的接線端口全部在引出部位，使用戶很方便就可以進(jìn)行接線操作。3.性價(jià)比高，功能強(qiáng)。4.可編程控制系統(tǒng)具有易操作性，例如：操作方便，編程方便以及維修方便。5.相比與電磁繼電器PLC設(shè)備還有一個(gè)更為突出的優(yōu)點(diǎn)，那就是它的遠(yuǎn)程控制、集中管理能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。6.因?yàn)榧夹g(shù)水平的成熟，設(shè)備的簡(jiǎn)易，使其維修也十分的方便，工作消耗量比較小。7.系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作量非常少。

可編程控制器PLC可實(shí)現(xiàn)的主要功能有：開關(guān)邏輯和順序控制，模擬量，通信和信號(hào)連鎖。其所有的組成部分包括：硬件以及軟件。在硬件部分：有基本控制單元（CPU模塊，INPUT模塊，OUTPUT模塊，POWER模塊，外圍接口模塊，擴(kuò)展模塊，外部設(shè)備等）。軟件部分包含；系統(tǒng)程序以及用戶程序。編程的語(yǔ)言有五種方法：指令語(yǔ)句表，梯形圖，數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)法，狀態(tài)流程圖，高級(jí)語(yǔ)言。

可編程控制器的重要的功能包括了：1.開關(guān)的邏輯和啟停順序的控制。2.模擬量的控制。3.信號(hào)連鎖反應(yīng)。4.通信功能。

基于PLC過(guò)程控制的硬件設(shè)計(jì)：1.基本控制單元?；究刂茊卧校褐鳈C(jī)模塊，輸入模塊，輸出模塊，外圍借口模塊。首先，生產(chǎn)方必須知道對(duì)方對(duì)工藝產(chǎn)品的要求，然后再確定是檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的哪個(gè)生產(chǎn)參數(shù)，是直接參數(shù)還是間接參數(shù)。例如，液位，流量，化學(xué)組成，溫度，壓力等等。而其中的化學(xué)組成就比較難以直接測(cè)得，故我們可以通過(guò)其它參數(shù)的測(cè)量和計(jì)算，來(lái)推導(dǎo)出化學(xué)組成，這就是間接測(cè)量。最后時(shí)限對(duì)閥門和電動(dòng)機(jī)等其它設(shè)備控制。因此，系統(tǒng)I/O有四大類測(cè)量點(diǎn)：開關(guān)量以及模擬量的輸出和輸入。

接下來(lái)就要進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)工作。其的最主要的目標(biāo)是，按照系統(tǒng)的要求將工藝的流程圖與梯形圖之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化。這是十分關(guān)鍵的問(wèn)題，在其應(yīng)用過(guò)程中。程序的編寫是設(shè)計(jì)工作中的外在表現(xiàn)。在控制工程的應(yīng)用中，有著良好的軟件設(shè)計(jì)的思想是十分重要的部分，而其的優(yōu)秀很大程度上取決于工程技術(shù)人員對(duì)于系統(tǒng)和系統(tǒng)的理解，掌握、以及調(diào)試，維護(hù)。

在工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)的流水線生產(chǎn)都是需要自動(dòng)化設(shè)備的，而這些自動(dòng)化設(shè)備基本上都是有PLC控制系統(tǒng)組成的。這是因?yàn)镻LC以其抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、功能強(qiáng)大、編程簡(jiǎn)單、能耗低、性價(jià)比高、體積小等顯著特點(diǎn)，用于邏輯判斷、數(shù)據(jù)采集與處理、輸出控制等。

可編程控制器在我們生活中得到了廣泛的應(yīng)用。例如現(xiàn)在幾乎每家都在用的洗衣機(jī)，電冰箱，電磁爐，空調(diào)，電飯煲......可編程控制器的應(yīng)用越來(lái)越貼近我們的生活，極大地提高了我們的生活質(zhì)量！

另外，可編程控制器在生產(chǎn)領(lǐng)域也有著舉足輕重的地位，就拿藥品生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)都可以用到PLC。例如，在液體制劑生產(chǎn)過(guò)程中注射液的制備，清洗，灌裝，封口幾個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)用機(jī)械化完成上述步驟，可以使藥液始終處于完全封閉的環(huán)境狀態(tài)，可編程控制系統(tǒng)相應(yīng)結(jié)合溫度，壓力，液位等傳感器，從而實(shí)現(xiàn)注射劑制備完全密封并保持無(wú)菌狀態(tài)，整個(gè)過(guò)程中操作方便，控制系統(tǒng)安全可靠，大大提高了生產(chǎn)效率。

可編程控制器在軍事方面也取得了迅猛的發(fā)展，例如我國(guó)的天空一號(hào)與神舟飛船對(duì)接過(guò)程，航空母艦的建造過(guò)程，空中無(wú)人機(jī)駕駛等等。PLC在軍事方面的應(yīng)用極大地提高了我國(guó)的軍事力量，為我國(guó)的強(qiáng)軍之路提供了有效幫助，同時(shí)也是科技強(qiáng)國(guó)的基礎(chǔ)。

所以，我們作為當(dāng)代大學(xué)生，更應(yīng)該努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)，刻苦專研，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)的偉大復(fù)興而努力奮斗，積極投身于科技創(chuàng)新中，爭(zhēng)取在可編程控制領(lǐng)域取得更大的突破，實(shí)現(xiàn)偉大的中國(guó)夢(mèng)！

在現(xiàn)代生活中，有很多機(jī)器或者是裝置應(yīng)用了自動(dòng)化裝置，例如：空氣調(diào)節(jié)器，電冰箱，洗衣機(jī)，電飯煲，還有很多其他的裝置。并且在工業(yè)生產(chǎn)中還有很多利用自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)代替或者節(jié)省人力勞動(dòng)的裝置。還有，在信息處理，生物系統(tǒng)，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中也有著自動(dòng)控制。例如生物個(gè)體就是一高級(jí)生物鐘存在著許多比目前人類可以實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)還要復(fù)雜的綜合智能自動(dòng)化系統(tǒng)。例如，37攝氏度是人的體溫，而人類可以較為準(zhǔn)確的控制此溫度，就是有著自己的自動(dòng)化的反饋系統(tǒng)。

以上便是我個(gè)人對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的可編程控制系統(tǒng)的理解，與闡述。并舉了較多生活中應(yīng)用了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的例子，深入淺出的概述了自動(dòng)化的應(yīng)用之廣泛。

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作者簡(jiǎn)介：聶媛媛，出生年月：1995.07.23，性別：女，民族：漢，籍貫（精確到市）：山西省太原市，學(xué)歷：本科在讀，研究方向：藥學(xué)