PLC 技術(shù)在工業(yè)自動化控制中的應用分析
2016-1-4 來源：山東祿禧新能源科技有限公司 作者：張建霞 王體君
【摘 要】隨著科技的發(fā)展，工業(yè)自動化水平越來越高，PLC 在工業(yè)生產(chǎn)中的應用也越來越廣泛，成為當代工業(yè)自動化最重要的技術(shù)之一。本文對工業(yè)自動化技術(shù)進行了簡單的概述，分析了 PLC 技術(shù)在工業(yè)自動化控制中的應用。
【關(guān)鍵詞】PLC 工業(yè)自動化 應用
PLC 的中文全稱是可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行面向用戶的邏輯運算、計數(shù)、定時以及算術(shù)操作、順序控制等指令，并通過模擬式或數(shù)字的輸入以及輸出來控制機械以及生產(chǎn)過程。PLC 以其強大的可靠性和抗干擾技術(shù)為車間和工廠提供了極大的幫助，成為工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的重要組成部分。
1 PLC 概述
1.1 基本結(jié)構(gòu)
PLC的結(jié)構(gòu)與計算機相似，由6部分構(gòu)成，分別是：CPU （中央處理器）、存儲器、功能模塊、電源、通信模塊以及輸入輸出接口電路。
1.2 工作階段
PLC 投入使用后，其工作過程分為 3 個階段。第一階段是輸入采樣階段，第二階段是用戶程序執(zhí)行階段，第三階段是輸出刷新階段。
1.3 功能特點
PLC 在使用過程中表現(xiàn)出以下優(yōu)點：
（1）使用方便，編程簡單。使用時只需要編寫計算機一側(cè)的程序，就可以實現(xiàn) PLC 的自動接受和發(fā)送，采用簡單的編程語言，不需要計算機知識，廠家還可在線修改程序，改變控制方案不需要拆除硬件。
（2）功能強大，性價比高。一臺 PLC 機器有上千個程序可供用戶使用，功能比較強大，與同類系統(tǒng)相比，性價比高。可以通過聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)分散控制和集中管理。PLC 產(chǎn)品已經(jīng)標準化，有各種齊全的硬件裝置供客戶選擇，用戶能靈活方便的進行系統(tǒng)配置，組成功能不同功能的系統(tǒng)，適應不同客戶的需要。
（3）可靠性高，抗干擾能力強。傳統(tǒng)的繼電器由于使用量多導致觸點接觸不良，很容易出現(xiàn)故障。PLC 用軟件代替了大量的時間繼電器和中間繼電器，剩下少量重要元件，接線減少，可靠性大大提高。而且采取了一系列的抗干擾措施，使用了一些抗干擾的硬件，抗干擾能力強大，較少發(fā)生故障，是比較可靠的工業(yè)控制設備。
（4）維修方便。PLC 發(fā)生故障的頻率很低，而且本身具備自我診斷和顯示功能，在發(fā)生故障時可以通過編程器提供的信息快速找到原因，通過更換模塊迅速排除故障。
2 PLC 在工業(yè)自動化控制中的應用
（1）開關(guān)量控制。PLC 的持續(xù)發(fā)展，使軟件虛擬逐漸取代了傳統(tǒng)的繼電器線路，既可以分散控制一臺設備，也可以集中控制所有的設備，避免由于系統(tǒng)線路復雜帶來的問題，形成高效的控制系統(tǒng)。
（2）位置控制。在工業(yè)生產(chǎn)中，機床的搬運定位、主軸精確分度控制、利用機器人位移都需要通過位置定位來實現(xiàn)。位置控制作為自動化控制的重點，是在控制步進電機發(fā)出脈沖信號時，根據(jù)信號反饋的位置進行精確的位移。
（3）模擬量控制。PLC 對模擬量的有效控制，可以提高工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的可靠性和準確性。PLC 裝有配套的轉(zhuǎn)換模塊，它會對溫度、壓力、速度等不同的對象進行模擬和編程，將電流電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，實現(xiàn)精確控制。
（4）系統(tǒng)集中控制。PLC 能夠進行自動化控制，另外還可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。可以對自身系統(tǒng)的故障進行診斷與顯示。PLC 的系統(tǒng)監(jiān)測功能表現(xiàn)在根據(jù)檢測故障和邏輯錯誤的檢測實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控。工業(yè)生產(chǎn)的過程中，設備的運轉(zhuǎn)以及停止都需要時間，PLC 可以啟動定時器來進行檢測。將定時器的輸出信號作為運轉(zhuǎn)和停止的標志，實現(xiàn)對系統(tǒng)的集中控制。
（5）遠程控制。遠程控制是通過 PLC 的聯(lián)網(wǎng)通信功能實現(xiàn)的。
（6）電動機變頻調(diào)速控制。要想控制電機的運轉(zhuǎn)與調(diào)速就要共同使用 PLC 的指令以及變頻器。在 PLC 和 PWM 之間加入電壓平滑電路，再對 PWM 指令中 T 的值進行設定，控制運轉(zhuǎn)速度。T 越大則轉(zhuǎn)速越快。PWM 指令中輸出的脈沖周期的大小對輸出電源紋波產(chǎn)生影響。
3 PLC 在工業(yè)自動化中需要注意的問題
3.1 溫度控制
要發(fā)揮 PLC 的最大作用，必須對溫度進行控制，將溫度控制在合理的范圍內(nèi)。PLC 的工作溫度有一定的范圍限制，一般在 0°到 55°之間。在安裝使用時要考慮到溫度的問題。低于0°會影響機器的運轉(zhuǎn)，超過 55°不利于機器的散熱。要采用通風裝置或者散熱設備來使其工作溫度得到下降。要保證 PLC 在合理的溫度條件下進行工作。
3.2 濕度控制
要想保證電氣的正常運行，就必須關(guān)注空氣的濕度，將空氣濕度控制在合理的范圍內(nèi)，避免空氣中水含量過高。濕度過高會導致 PLC 元件的絕緣性受到影響，具體的說，要將空氣濕度控制在 85% 以下。
3.3 震動控制
PLC 的正常運行對系統(tǒng)的防震系數(shù)有一定的要求，在進行安裝時要遠離高強振動的裝置，在運行時，因為系統(tǒng)常常會進行一些精密的操作，因此要求有適當?shù)姆勒鹪O備。遠離在系統(tǒng)承受范圍以外的工作環(huán)境。
3.4 空氣因素
工業(yè)環(huán)境中氣體含量比較復雜，可能存在一些易燃氣體和腐蝕性氣體，會對 PLC 產(chǎn)生影響。要盡量避免在這種不利的條件下運行，如果只能在這種環(huán)境下運行，則應該將 PLC 安裝在密閉條件較好的控制柜中，避免暴露在腐蝕性強的空氣中，保證設備的正常運行。
3.5 防干擾設計
雖然 PLC 具有很強的抗干擾性，但是依然會受到一些干擾，如內(nèi)部干擾、輻射干擾以及引線干擾。廠商在進行設計時，要考慮到元件與電路之間的電池輻射產(chǎn)生的內(nèi)部干擾；引線干擾是由于信號線和電源傳導的干擾；輻射干擾是由于生產(chǎn)環(huán)境中的電視輻射、通信網(wǎng)絡輻射以及電器輻射。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要進行合理的設計、安裝以及布線等手段，對產(chǎn)生干擾的因素進行抑制，保證系統(tǒng)正常的運行。
4 結(jié)語
隨著科技的進步，PLC 控制系統(tǒng)的應用更加廣泛，各項技術(shù)指標也越來越完善，在工業(yè)自動化的地位也更加重要。在應用PLC技術(shù)時，要充分考慮溫度、濕度、震動頻率和空氣的問題，進行合理的控制，保證 PLC 應用環(huán)境的良好。
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