PLC在工业自动化控制中的应用论述

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  摘要:当前的PLC是作为一种控制的标准设备,而应用于当前我国的工业自动化控制领域,其各项技术也会越来越成熟。但是,当前我国的PLC控制装置在我国的工业生产领域的应用中,还是存在问题的。因此,PLC在工业自动化的控制中,要进一步提高其技术水平,使其适应多样工业生产环境。 
  关键词:PLC;工业自动化;应用;研究 
  中图分类号:TN830文献标识码: A
  一、PLC 的定义 
  PLC 是一种控制数字运算和操作的可编程装置,它的发展是为了代替传统的继电器,PLC电子系统集通信技术、计算机技术和自动控制技术于一身。在工业环境下实现整个工厂流程只需要一台设备来控制就是PLC开发的目的。可靠性强、体积小、组装灵活、编程简单等都是PLC的自身特点。现今,机械制造领域、化工领域和电力领域、建筑领域等都广泛地应用了PLC系统,有力地支撑起了现代工业的控制,机电一体化的发展速度也被PLC大力推进了。过程控制、生产管理、顺序控制等都是PLC技术主要涉及的领域。由于越来越成熟的PLC技术,和越来越短的更新换代周期,新型的PLC的性价比也相对更高。其功能特点:1、高速计数器已经达到了32位,拥有100kHz的基数频率,改变PLC的输出可采用显示计数频率的方式。2、输出功能非常高速。3、拥有捕获脉冲的功能,对输入脉冲能够迅速捕获。 
  二、PLC构成与功能 
  1、PLC构成 
  PLC的主要组成部分为CPU、电源、存储器、I/O电路及接口电路,CPU即具有逻辑与数学运算功能的中央处理器,系统的协调工作由其进行;系统中的监控、逻辑变量、信息存储及用户程序由存储器储存;电源由掉电保护系统,备用系统组成;以键盘与显示接口、I/O接口及通信接口相互连接组成的现场设备、外围设备称为接口电路;输入电路起到把输入信号隔离及电平转化的功能,输出电路将PLC输出结果进行放大与电平转化,对现场设备进行驱动。 
  2、PLC功能 
  PLC的构成与一般计算机结构相似,但是它被设计为工业领域服务,所以它的接线、功能扩充及操作维护方便性上与一般计算机还是有区别的。由于PLC中微电子技术的应用,现场信号的输入可以按照预先输入程序来进行控制。[1]PLC有两个主要功能,一是对开关量进行控制,对机械运动部件的控制以操作按钮、限位开关与现场所给检测信号为基础;二是PLC系统里自带的计时指令可以进行精度较高的限时及计数控制,并且设定定时时间长度也十分简便。PLC有高速、普通及可逆计数器三种计数器,用以完成不同的计数控制;三是PLC的移位寄存器可以简便的进行步进控制,PLC数据处理还能完成开方、乘方、加减乘除、或、与、求反及异或数据比较、移位、传递的操作,这些功能对工业的发展有很大意义。
  二、PLC在自动工业化中的应用 
  1、 模拟量控制 
  PLC除了主机模块之外还包括高速技术模块、通讯模块、位置模块和模拟量控制模块等系统处理器。其中模拟量控制模块的运用能够让PLC灵活的根据控制器特征通过模块组装功能进行全面的系统控制,这样不仅能够实现工业生产过程的全程控制,还大幅度的提高了工业过程控制数据的精准度,保证工业热处理过程达到控制标准,给工业自动化热处理过程的控制和维护带来了极大的便利。 
  2、开关量控制 
  对于PLC的开关量控制在工业自动化控制中应用的分析主要可以从以下的三个方面进行阐述: 
  首先,在我国的当前的工业自动化的控制应用里,原有继电器开始逐渐被PLC开关控制替代,plc开关的控制应用而有效实现了逻辑及顺序的控制,不仅如此,PLC开关其还具有接线简单、速度快和操作维修方便以及可靠性高等特点。 
  其次,PLC开关的应用对系统质量而言是有很大的提高的,而且在时间及人力利用方面也有很大的改进和节省。不仅如此,这还防止系统的线路不易修改的复杂问题。但是,其值得注意的是,其应该依据系统的顺序控制公式设计,而做到有效绘出控制器中的梯形图,而且还应该依据模拟仿真来检查确保系统控制的设计合理和规范。 
  最后,这种PLC的开关控制现在不仅用于当前的工业自动化的单台设备的控制,而且也用于多机群自动化的流水线控制,而其典型的应用有组合机床和注塑机及包装生产线等。
  3、顺序控制 
  现时代下的工业自动化领域已经不再采用传统的继电器控制模式,PLC触点状态信息的顺序控制逐渐成为了工业领域的重要控制产品。控制人员只需通过简单PLC执行指令就能够对工业自动化管理进行有序控制,这一点是PLC的基本优势之一,同时也是PLC研发的主要功能。在现如今的工业自动化顺序控制领域,PLC的控制功能将会日渐多样化,为未来的工业技术奠定更加坚实的基础。
  4、位置控制
  在工厂自动化控制中位置控制具有非常重要的地位,在控制主轴精确分度及工业机器人搬运定位等方面应用良好。主要是使用PLC向步进电机的绕组发出脉冲的方式实现位置控制,这样做的目的是为了让步进电机位置更加精确,以便完成以上动作。通过PLC对步进电机的控制是实现整个控制过程的关键。在位置控制中应用PLC能帮助工厂完善制动控制。 
  5、模拟量及系统集中控制
  首先,对于PLC的模拟量控制模块的应用而言,其不仅实现系统过程的控制,而且其运用控制语句能够实现系统的仪表监控,而能够有效的提高控制系统精度,这对工业自动化控制中的热处理升温和保温及降温过程控制有着重要的意义。 
  其次,对于系统的集中控制而言,PLC在实现工业自动化的控制的前提下,还能够做到系统的自身控制,比如控制系统的故障检测和显示等等。而且在自动化控制系统中,I/O信号和中间记忆单元间是存在逻辑关系,也就是说当出现了设备故障,其逻辑关系会遭到破坏,而达到运用编好故障来判断程序以及实施故障分析和报警控制。
   6、运动控制 
  PLC所具有的指令系统还能够结合系统变频器来控制工业点击的运转速度。在输出变频器与PLC之间安装电压平滑电路,再通过设置脉冲宽度调制的t数值来控制运转,让脉冲宽度调制指令所输出的脉冲周期对输出电压纹波产生控制,因为脉冲控制的位移量较小,一般不会产生数据偏差,所以PLC的变频调速控制精确度也就能够达到要求。 
  三、PLC在工业自动化控制领域中的发展 
  随着计算机技术与通信技术的进步,其他新技术的出现给PLC带来了冲击,PLC面临市场份额逐渐缩小所的挑战。所以,PLC的未来发展是机遇与挑战并存的双刃剑。 
  在工业自动化控制领域,PLC已经占领了大多数领域,如开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议等。现在这些已经发生巨大变革,PLC的地位和市场份额是否可以保持下去,完全取決于PLC的发展。
  目前,出现了一种新技术,叫软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术,在完善和发展过程中,不断得到应用,相较之下,装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额逐步扩大,这些对传统PLC产生了巨大冲击,所以要求传统PLC的技术发展更加开放。从控制软件方面来说,对于PLC控制器的核心,必须向工业用户提供开放式的编程组态工具软件。此外,PLC在开放式通信网络技术方面得到了重大突破,从而使PLC更加融入开放的工业控制领域。 
  结束语
  随着我国经济发展,科学技术进步,工业自动化程度也在不断提升。PLC在工业自动化控制、,处理模拟量、数字运算以及人机接口等方面的应用日益增加,逐渐成为我国的工业控制领域的主流控制设备,在工业控制的各领域也发挥着越来越大的作用。 
  参考文献
  [1]李世发.PLC在工业自动化控制领域中的应用[J].信息通信,2014(04). 
  [2]王起.论PLC、单片机、工控机在工业现场中的应用及选用方法[J].广西轻工业,2013(01). 
  [3]李银娌.PLC在工业自动化控制领域中的应用[J].科技资讯,2013(36). 
  [4]罗勇.PLC在工业自动化控制中的应用[J].科技创新与生产力,2012(11):102-103. 
  [5]傅宇.PLC在工业自动化控制中的应用研究[J].机电信息,2013(03):52-53. 
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