工業(yè)自動化PLC 控制的應用與調(diào)試研究

孫慶峰

（中航工程集成設備有限公司，北京 102208）

PLC（Programmable Logic Controller）的全稱是可編程邏輯控制器，是一種涵蓋了多項技術(shù)的控制裝置，包含了通信、計算機等高新技術(shù)。隨著我國信息化技術(shù)水平的不斷提高，PLC 技術(shù)也迅速發(fā)展，特別是在工業(yè)自動化領域中更是大放光彩，其數(shù)字化水平也在應用過程中不斷提升。

1 PLC技術(shù)的特點

1.1 功能性強

PLC 是一種主要應用于工業(yè)控制領域的專屬電子計算機，其硬件結(jié)構(gòu)與微機的結(jié)構(gòu)單元相似，通過編程來進行存儲和控制等各項操作，通過對工業(yè)問題的分析，可以搭配出不同的程序組合，所以在各種工業(yè)自動化應用中都有PLC 的身影。PLC 控制器在功能性上也非常完備，有著很高的科技含量，并且應用的客戶群體廣，有很大的存儲空間，包容性強，控制功能完善，編程原件多。所以PLC 在工業(yè)領域擴展得非常寬，通過程序的設定，可以完成許多特殊的操作，其因自身具有靈活性和實用性，受到了工業(yè)自動化領域的關注。

1.2 可靠性高

PLC 技術(shù)能完成很復雜的工作，但是其本身的構(gòu)成卻很簡單，這樣的特點使PLC 技術(shù)可以應用在各種惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，比如煤炭、冶金、鑄造、化工等，這些行業(yè)的工作生產(chǎn)環(huán)境都有很大的危險，如果使用人工的話，將存在巨大的安全隱患，而PLC 技術(shù)的特點正好可以完成這些環(huán)境下的危險工作，使工人不會受到易燃、易爆、有害氣體等危險的威脅，幫助工人完成各種操作。因為其簡單結(jié)構(gòu)，其在復雜的環(huán)境下有更強的抗干擾能力，可以完成更加復雜的工作，準確度也大大提高，提升了系統(tǒng)運行的安全性[1]。

1.3 操作簡便

PLC 控制系統(tǒng)的編程語言較為簡單，可以在很短的時間內(nèi)完成對控制軟件的開發(fā)。在實際應用過程中，簡單直接的編程方式減少了在設計、安裝、調(diào)試環(huán)節(jié)所浪費的時間，減少了工作量[2]。其可以保存不同的控制任務，只需要對控制軟件進行簡單修改就可以去完成其他工作內(nèi)容，并且在使用新的控制方案時也不用拆卸硬件，有效地提升了控制方面的便捷性。

1.4 易于維修

因為PLC技術(shù)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成簡單，其具有很高的穩(wěn)定性，所以在實際應用中很少會出現(xiàn)故障。PLC控制系統(tǒng)自身還能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的故障進行檢測，可以很輕松地檢測到系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并且根據(jù)出現(xiàn)的問題進行維護，第一時間使其恢復到正常的工作狀態(tài)。

2 PLC技術(shù)應用效果優(yōu)化路徑

2.1 深化PLC技術(shù)的研發(fā)

因為在工業(yè)自動化中對PLC 控制系統(tǒng)的應用還處于發(fā)展階段，因此應該加大對PLC 技術(shù)的研發(fā)與應用，提升其應用水平，改進其中的問題。PLC 技術(shù)不斷發(fā)展的過程，其實就是擴大其應用范圍的過程，通過對其軟件與硬件應用的不斷深化，提升對其軟硬件應用的程度，構(gòu)建起一套完整的控制調(diào)試理論體系，克服PLC 技術(shù)在應用過程中會遇到的各種問題與缺陷，增強工業(yè)自動化中PLC 技術(shù)的應用水平[3]。

2.2 建立科學的PLC技術(shù)應用與調(diào)試標準

PLC 因其結(jié)構(gòu)的特性，可以應用在不同的工業(yè)領域，這也導致其在具體應用過程中有很大的差異。所以在設計過程中，要靈活地面對在應用與調(diào)試中遇到的問題，及時轉(zhuǎn)變設計思路，通過對設計方案的情況進行合理分析，制定出科學的PLC 技術(shù)應用與調(diào)試標準，通過標準來加強各個行業(yè)之間的合作。各個行業(yè)需要加強在PLC 技術(shù)上的交流，通過技術(shù)上的溝通，完善檢測工作。實現(xiàn)PLC 技術(shù)標準化，提升PLC 技術(shù)應用水平，完善設計標準，促進各個行業(yè)共同發(fā)展。

2.3 加強設計者和客戶的交流

因為PLC 技術(shù)應用寬泛，在各個行業(yè)對其設計的方案都有很大的區(qū)別，所以在設計前要加強與客戶的交流溝通，確保設計方案符合客戶的想法，完善對PLC 技術(shù)的應用，使PLC 技術(shù)的應用能夠發(fā)揮出應有的價值，正確處理應用中出現(xiàn)的問題，優(yōu)化使用效果，為提高這項技術(shù)的應用水平奠定基礎。

3 PLC技術(shù)在工業(yè)自動化中應用的具體策略

3.1 數(shù)據(jù)處理

PLC 技術(shù)在工業(yè)自動化中應用，可以通過程序的編寫，對各種系統(tǒng)進行合理控制，連接不同工業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和計算，進行統(tǒng)一調(diào)控。PLC系統(tǒng)會受到重要處理器能力的影響，所以在設計前要選擇能夠滿足計算效果的中央處理器，在應用時要選擇合適的處理器。比如在計算機制造中應用PLC 技術(shù)，為了滿足計算機精密零部件的制造要求，需要強大的數(shù)據(jù)處理水平。所以要選擇算力優(yōu)秀的處理器，并通過技術(shù)人員的調(diào)試滿足更高的算力需求，有效地提升操作的水平，減少因人工操作而出現(xiàn)的疏漏，提升整體的操作效果[4]。

3.2 過程控制

隨著PLC 技術(shù)在工業(yè)自動化領域的廣泛應用，只需要技術(shù)人員進行簡單操控，就可以滿足工業(yè)自動化對離散和連續(xù)進程的把握，PLC 系統(tǒng)可以輕松地滿足各項優(yōu)勢，符合系統(tǒng)的各項運行參數(shù)，還可以在工作過程中通過控制提升PLC的效果，完善控制算法[5]。PLC 過程控制技術(shù)在我國已經(jīng)得到廣泛應用，在一些工業(yè)領域通過使用這項技術(shù)改進了工業(yè)制造的流程，提高了生產(chǎn)過程的安全程度。

3.3 模擬量與集中控制

PLC 控制技術(shù)的模塊非常強大，通過不同模塊的組合，能夠滿足多種控制上的需求，主要模塊有輸入輸出、中央處理、邏輯運算等。這些模塊在PLC 技術(shù)的應用中發(fā)揮著巨大的作用，通過程序?qū)δK的控制，可以對各種控制對象進行操作，并且PLC 控制系統(tǒng)的精細程度很高，有效地保證工作的質(zhì)量。在計劃時間內(nèi)可以輕松地完成預期效果，通過外部監(jiān)測的方式排除其故障，達到對故障的預警，降低因故障所帶來的損失。

3.4 開關數(shù)量控制

開關是工業(yè)自動化發(fā)展中的關鍵，過多的開關數(shù)量會導致自動化運行容易出現(xiàn)問題，所以對開關數(shù)量也有了越來越嚴格的要求。利用PLC技術(shù)可以有效地控制工業(yè)自動化中對開關的各種需求，滿足各種不同的控制需求。通過數(shù)據(jù)操作來對數(shù)量和運行方式進行調(diào)控，有效地提升控制的精細度，加強對開關的控制效果，通過PLC技術(shù)能夠達成更好的開關控制效果。

3.5 自動化控制

PLC技術(shù)的推廣加強了我國工業(yè)自動化行業(yè)市場的競爭，使PLC技術(shù)的發(fā)展速度越來越快，推動了我國工業(yè)自動化的發(fā)展進程[6]。因為編程技術(shù)是PLC 技術(shù)的核心技術(shù)，隨著系統(tǒng)的改變，技術(shù)人員也可以根據(jù)需求對其進行調(diào)整，使程序能夠滿足多個技術(shù)的設計要求，但是注意設計要符合計算機編程語言的基本需求。

3.6 生產(chǎn)運動控制

對工業(yè)自動化生產(chǎn)本身的工作特點進行分析，在設計過程中會更偏向?qū)嶋H使用效果，所以可以發(fā)現(xiàn)PLC 技術(shù)都有著一定的共通性。將PLC 技術(shù)落實到工業(yè)自動化生產(chǎn)行業(yè)的生產(chǎn)活動中時，會涉及很多關于運動的設計，通過不同運動模塊的組合，最后形成一個大規(guī)模的完整工業(yè)化體系。工業(yè)自動化生產(chǎn)為了能夠滿足不同的生產(chǎn)需求，其生產(chǎn)流程會不斷變化，想要整體進行改變有著很高的難度，使用PLC 技術(shù)之后就可以進行模塊化的管理，幫助技術(shù)人員進行精準化的管理，提升整個工業(yè)體系的可塑性與適配能力，達到企業(yè)轉(zhuǎn)型的目的。

4 PLC技術(shù)在工業(yè)自動化中的具體應用

作為工業(yè)自動化中的核心技術(shù)，PLC 技術(shù)有著很高的穩(wěn)定性。隨著其在工業(yè)上的大力應用，其穩(wěn)定性和應用水平也在不斷提高，但是因為應用PLC 技術(shù)的工作環(huán)境都比較差，在應用過程中要注意根據(jù)環(huán)境特點加強PLC 系統(tǒng)對環(huán)境不利因素的抵抗能力，比如提升抗?jié)窕蛘呖拐鸬哪芰?，加強對PLC 的保護，保證PLC 在惡劣的環(huán)境下還可以穩(wěn)定地進行工作，對各種工業(yè)系統(tǒng)進行有效控制，達到預期效果[7]。

4.1 環(huán)境控制

在工業(yè)制造過程中，環(huán)境中的各種因素都可能影響工業(yè)制造的穩(wěn)定進行，尤其是自動化生產(chǎn)過程中，缺少人工的調(diào)控，出現(xiàn)問題僅依靠機械自身的調(diào)整能力并不現(xiàn)實。所以要消除或者降低環(huán)境對PLC的影響，使工業(yè)自動化能夠發(fā)揮出應有的效果，在設計時要將溫度、濕度等因素考慮進去，不得位于室溫較低的區(qū)域。要保證PLC 控制系統(tǒng)的應用環(huán)境有著良好的通風散熱系統(tǒng)，防止長時間運行積累大量的熱量，影響PLC 的正常運行。如果出現(xiàn)溫度較低的情況，應該對環(huán)境進行適當加溫。對環(huán)境的濕度也要進行一定控制，較高的濕度容易加快各種部件的腐蝕速度，影響工作進程。還需要有效控制環(huán)境中的粉塵含量，在工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中，技術(shù)人員需要注意將其控制在標準范圍內(nèi)，以避免粉塵或氣體爆炸[8]。

4.2 防電源干擾

PLC 控制技術(shù)因為其技術(shù)特點，在運行過程中容易受到電源的影響而導致運行出現(xiàn)錯誤，所以需要加強對電源的控制，保證PLC 技術(shù)的穩(wěn)定。在設計過程中，技術(shù)人員需要電源濾波器來隔絕電源對PLC 的影響，使PLC 能在一個穩(wěn)定的環(huán)境中運行。

4.3 操作執(zhí)行

在PLC 運行過程中，為了保證運行的穩(wěn)定性，需要不斷地采集運行過程中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析與執(zhí)行達到工作的目的。技術(shù)人員在PLC工作過程中需要根據(jù)數(shù)據(jù)對PLC 的運行狀態(tài)進行合理調(diào)整，滿足工業(yè)自動化過程中的精度，才能保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定[9]。

5 PLC控制系統(tǒng)的程序調(diào)試

在PLC 控制系統(tǒng)正式投入使用之前，為了保證在工作中能夠滿足設定的需求，穩(wěn)定地完成工作任務，需要進行多次調(diào)試，對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行調(diào)整，解決在運行過程中出現(xiàn)的問題。

5.1 實驗室調(diào)試

在PLC 完成初步的設計之后，需要對其進行實驗室調(diào)試，保證設計的嚴整，然后才可以投入到后續(xù)的生產(chǎn)[10]。首先，需要使編程器脫離逐級的控制，然后運行編程軟件，這個過程中程序員需要對出現(xiàn)的語法和邏輯錯誤進行記錄、修改，如果沒有發(fā)現(xiàn)錯誤就可以將編程器連接在PLC 主機上進行更深入的調(diào)試，確認通信參數(shù)、PLC 設置和I/O 狀態(tài)。其次，對輸入信號和觸點信號的狀態(tài)進行調(diào)查，確保能夠滿足程序的設計要求，將出現(xiàn)的問題進行歸類，再進行統(tǒng)一修改，通過多次調(diào)試來達到設計效果。

5.2 廠家調(diào)試

PLC 產(chǎn)品在制造之后需要再進行一次廠家調(diào)試才可以出廠，此時需要制造商進行設備組件聯(lián)合調(diào)試，確保PLC 在經(jīng)過調(diào)試之后能夠正常運行，確保整個PLC 系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)需求。調(diào)試的時候需要先打開電源，檢查CPU 等各種設備的連接狀態(tài)，對每個模塊的工作指示燈進行觀察，確定每個模塊都能正常進入到工作狀態(tài)之中，驗證實際PLC 系統(tǒng)和程序“I/OMAP 通信管理表”中的遠程站點和模塊設置是否一致，逐個檢查邏輯圖中的每個分支，直到看到輸入和輸出在所有情況下都能滿足邏輯要求[11]。

5.3 現(xiàn)場調(diào)試

PLC 安裝完成后，現(xiàn)場進行實時測試，直至驗收完成。根據(jù)圖紙設計將軟件控制系統(tǒng)與執(zhí)行機構(gòu)連接，在檢測點安裝檢測儀器，通過實際控制，現(xiàn)場觀察設備運行狀況。調(diào)試過程中，根據(jù)現(xiàn)場實際操作條件和設備操作人員的要求，需要對程序進行配置和修改，直至系統(tǒng)運行效果良好。

6 結(jié)論

綜上所述，PLC 技術(shù)憑借自身抗干擾能力強、操作簡單、應用效果好、投入成本低等優(yōu)勢被廣泛地應用在工業(yè)自動化生產(chǎn)之中。隨著我國的工業(yè)生產(chǎn)逐漸邁入自動化控制階段，PLC 技術(shù)的應用對生產(chǎn)工藝及整體生產(chǎn)水平的提升都有重要的意義，有效地促進了我國工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展。為了能夠適應時代的不斷變化，要加強對PLC 技術(shù)的研究，使我國工業(yè)水平進一步提高。