PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化建設中的有效應用

吳小芳

摘 要：PLC是在工業(yè)運用環(huán)境下研發(fā)的一款以數(shù)字運算進行操作的電子系統(tǒng)裝置，其在工業(yè)領域的廣泛應用給工業(yè)自動化控制領域帶來了新的發(fā)展。本文就PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化建設中的應用展開討論和分析，為PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制領域的發(fā)展提供有價值的參考。

關鍵詞：PLC；工業(yè)自動化；應用領域

1 PLC的組成結構

PLC是由電源、中央處理器、存儲器、輸入輸出接口電路及編程設備等主要構件組成，其中電源是整個系統(tǒng)的動力源泉，其作用是保證PLC各模塊的集成電路保持正常運行；中央處理器是系統(tǒng)進行邏輯計算，對整個系統(tǒng)進行協(xié)調控制，其是PLC的控制中樞和核心；存儲器的作用顧名思義就是存儲系統(tǒng)各個模塊運行過程中產生的數(shù)據(jù)信息，以及系統(tǒng)用戶程度、監(jiān)控程度、邏輯變量等相關信息，存儲器主要包括系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器；輸入輸出接口電路是PLC與現(xiàn)場設備進行信息輸入或輸出的連接通道，在該通道工作過程中，通?？梢园凑蛰斎胼敵鼋涌诘狞c數(shù)來確定模塊的規(guī)格與數(shù)量，而各模塊最大規(guī)格和數(shù)量需由PLC系統(tǒng)底板的槽數(shù)來決定；編程設備是對PLC進行開發(fā)應用、監(jiān)測運行和檢查維護，其不直接參與整個系統(tǒng)的運行與控制。上述所描述的幾種構件是PLC的主要組成構件，除此之外，還有功能模塊、通信模塊等重要組成構件。具體結構如圖1所示。

圖1 PLC的組成結構

2 PLC的工作原理

PLC在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的工作流程主要由三個部分組成，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新。這三個部分的工作完成后才算一個掃描周期，其在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的運行是按照標準速度重復完成三部分工作。

首先，輸入采樣，這一階段，PLC將各接口的狀態(tài)和數(shù)據(jù)讀入，然后存入I/O映象區(qū)中所對應的單元內，當掃面周期一致的情況下，存入單元內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不變。在此階段需要注意一個問題，當輸入脈沖信號時，需要保證輸入信號寬度大于一個掃描周期，這樣才能保證信號被讀入。

其次，用戶程度執(zhí)行，PLC掃描用戶程序的順序形式是按梯形圖進行自上而下掃描的，而各梯形圖各個觸電構成的控制線路，是按照從左往右、先上后下的順序進行邏輯運算的。在該項工作完成后，需要根據(jù)運算結果，對輸出點的邏輯線圈內對應的存儲區(qū)狀態(tài)或I/O映象區(qū)狀態(tài)進行刷新處理，而排在上面的數(shù)據(jù)刷新需要在下一個掃描周期內進行。

最后，輸出刷新，這一階段是PLC工作流程的最后一個環(huán)節(jié)，在這過程中，中央處理單元要根據(jù)上部分的具體情況進行處理，對上部分I/O映象區(qū)內對相應的數(shù)據(jù)狀態(tài)進行刷新處理，另外，還需要在輸出電路中的驅動程序幫助下對鎖定電路進行刷新處理，驅動輸出電路輸出到相應的外設，以此完成PLC的一個工作流程。

3 PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制領域的應用

3.1 控制信息

在現(xiàn)代工業(yè)自動化系統(tǒng)中，PLC具備多種計算功能，對整個系統(tǒng)的運算起到十分重要的作用，如將數(shù)據(jù)進行傳送、轉換、運算及排序等。同時其還能夠對系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息進行采集、處理和分析。若工業(yè)生產中顯示控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，PLC會根據(jù)故障時限進行階段檢測和監(jiān)控，設備在進行連續(xù)工序內容執(zhí)行時，通常會產生時間間隔，控制人員可以在設備同步運行時啟動定時器，將定時器發(fā)出的信號作為故障處理信號。但定時器的生效時間大于連續(xù)工序時間間隔，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障后必然會影響或破壞連續(xù)關系，采用PLC的信息控制可以有效避免故障程序出錯，從而降低系統(tǒng)故障控制的難度。

3.2 控制模擬量

工業(yè)生產過程中，要對設備的溫度、速度、壓力等連續(xù)變化的模擬量進行控制，PLC可以根據(jù)不同控制對象的具體情況進行編程和模擬，將各種連續(xù)變化的模擬量轉換為數(shù)字信號，從而實現(xiàn)更加準確地控制，保證工作熱處理過程達到控制標準，各工業(yè)自動化熱處理過程的控制與維護帶來有效保障。

3.3 控制開關量

隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化控制的不斷發(fā)展，PLC的發(fā)展與運用水平不斷提高，以往的繼電器電路被軟件虛擬繼電器所取代，其不僅可供單臺設備運用與控制，還可供多臺設備運用與控制，從而實現(xiàn)以開關量輸入輸出為控制邏輯的大范圍應用，并形成集成化水平較高的控制系統(tǒng)。PLC設計數(shù)字運算系統(tǒng)在工業(yè)環(huán)境中應用具有較大的優(yōu)勢，其具有維修方便、可靠性高、抗干擾能力強、運算速度快等優(yōu)點，有效提高了工業(yè)生產效率和質量。

3.4 位置控制

PLC的位置控制在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，由于工業(yè)設備制造過程中，需要對各種設備的補償、搬運定位、主軸精確度等進行控制，而這些控制工作都屬于位置控制的范疇。PLC的位置控制主要是在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，對各種設備的步進電機進行控制，以此實現(xiàn)脈沖控制，從而達到對整個位置實施控制的目的。

3.5 系統(tǒng)集中控制

PLC可以利用網口組成工業(yè)以太網絡，然后使其在一個集中的網絡中進行其他控制器的數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)集中監(jiān)控，這是實現(xiàn)系統(tǒng)集中控制的有效方法之一。PLC還可以利用串口組成現(xiàn)場總線，在其底板的通迅功能控制儀器上讀取數(shù)據(jù)，以此達到集中控制的目的；另外還能對動態(tài)畫面進行遠程集中控制，其實現(xiàn)方法是利用PLC連接觸摸屏或者上位機組態(tài)軟件。

4 PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制領域的應用前景

當前，PLC在工業(yè)生產活動中已經全面實現(xiàn)各環(huán)節(jié)的自動化控制，隨著PLC在各種數(shù)字運算和模擬量控制方面的應用水平不斷提高，其將逐步成為工業(yè)自動化控制領域的主流控制設備。PLC的自動化控制功能符合工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的要求，其能夠為現(xiàn)代工業(yè)生產提供科學完善的控制方案，工廠利用PLC對自動化系統(tǒng)進行控制，同時也能對中央控制器提供可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，提高產品檢測質量。

傳統(tǒng)的PC機上，PLC的主要用來進行電腦編程器操作，但是工業(yè)環(huán)境下需要配合工業(yè)控制計算機來運用，然而，隨著計算機軟件的開發(fā)與應用，這一問題得到有效解決，由此可見，PLC在工業(yè)自動化領域中的應用將會越來越廣闊。從未來發(fā)展趨勢來看，PLC應用功能將主要以擴大容量、提高傳輸速度為主，而且還會不斷提高生產技術，加大高級編程語言的設計，發(fā)展多樣化的PLC產品，從而使其成為我國工業(yè)自動化未來發(fā)展的重要技術力量。

5 結束語

綜上所述，PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化建設中的應用，不僅能夠在一定程度上節(jié)約大量資源，還能提高工業(yè)行業(yè)的自動化水平，提高工業(yè)生產效率和質量，使工業(yè)自動化控制領域中的各項工作保持穩(wěn)定、有序的運行狀態(tài)，使其更加完善和便利。因此，加強對PLC在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的應用分析，對促進PLC在工業(yè)自動化建設中的發(fā)展與應用有著極其重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1]藍昭藝.工業(yè)自動化監(jiān)控系統(tǒng)中PLC裝置的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2014（2）.

[2]肖彩紅，田秀成.工業(yè)自動化技術應用分析與發(fā)展展望[J].電子世界，2013（14）.