吳駿雄

（中國(guó)電信股份有限公司上海分公司，上海 200000）

1 PLC技術(shù)概述

1.1 PLC基本原理

PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）是一種可編程的電子計(jì)算機(jī)，是用來(lái)控制自動(dòng)化機(jī)器和過(guò)程的一種工業(yè)計(jì)算機(jī)。PLC最初是為替代機(jī)械繼電器而出現(xiàn)的，具有控制可靠、可編程、可擴(kuò)展、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。PLC通常由一個(gè)或多個(gè)中央處理器、輸入輸出模塊、存儲(chǔ)器、通訊模塊等組成。PLC的輸入模塊用于接收來(lái)自傳感器或其他輸入設(shè)備的信號(hào)，PLC的輸出模塊則控制輸出設(shè)備的操作。PLC的工作原理是基于周期性的掃描循環(huán)，即周期性地掃描輸入信號(hào)、執(zhí)行程序、輸出信號(hào)的過(guò)程。在PLC的工作過(guò)程中，程序控制器通過(guò)讀取輸入信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理，最終將處理結(jié)果轉(zhuǎn)化為控制輸出模塊的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出設(shè)備的控制[1]。

1.2 PLC系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)

PLC系統(tǒng)由中央處理器、輸入模塊、輸出模塊、存儲(chǔ)器和通訊模塊等組成。中央處理器是PLC系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)控制PLC系統(tǒng)的輸入、輸出和運(yùn)算處理。輸入模塊是用來(lái)接收來(lái)自傳感器、按鈕、開(kāi)關(guān)等輸入設(shè)備的信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成邏輯量，供PLC中央處理器處理[2]。輸出模塊則用來(lái)控制執(zhí)行器、繼電器、電機(jī)、顯示器等輸出設(shè)備的操作。存儲(chǔ)器是PLC系統(tǒng)中的重要組成部分，用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，主要分為RAM（隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器）和ROM（只讀存儲(chǔ)器）兩種類型。通訊模塊主要用于與其他設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行通訊，通訊模塊一般包括串口、以太網(wǎng)口等通訊接口，可以支持多種通訊協(xié)議，如Modbus、Ethernet/IP、Profibus等。

PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為3層，即輸入輸出層、控制層和管理層。輸入輸出層主要是輸入、輸出模塊，控制層主要是中央處理器和存儲(chǔ)器，管理層則包括通訊模塊和上位機(jī)等設(shè)備。這種分層結(jié)構(gòu)使得PLC系統(tǒng)具有較好的模塊化和可擴(kuò)展性，方便系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。

2 PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用

2.1 工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是指通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)控制和監(jiān)測(cè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的一種系統(tǒng)。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)一般包括3個(gè)組成部分，即傳感器、執(zhí)行器和控制器。傳感器用于檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的物理量或信號(hào)，執(zhí)行器用于控制生產(chǎn)過(guò)程中的物理動(dòng)作或信號(hào)輸出，控制器則負(fù)責(zé)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，控制輸出信號(hào)。

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展可以分為4個(gè)階段，即機(jī)械控制階段、電氣控制階段、電子控制階段和智能控制階段。在機(jī)械控制階段，生產(chǎn)過(guò)程主要依靠機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制，自動(dòng)化水平較低。在電氣控制階段，電氣元器件開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，如繼電器、接觸器等，生產(chǎn)過(guò)程開(kāi)始實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。在電子控制階段，集成電路的發(fā)展使控制系統(tǒng)更加精細(xì)化和智能化。

2.2 PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的控制和監(jiān)測(cè)，通過(guò)PLC系統(tǒng)的輸入、輸出模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線上各個(gè)設(shè)備的控制和監(jiān)測(cè)。例如，可以通過(guò)PLC控制器對(duì)生產(chǎn)線的啟停、速度、方向等進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和智能化。PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集和分析，通過(guò)PLC系統(tǒng)的通訊模塊和存儲(chǔ)器，可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，如溫度、壓力、流量、速度等。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和改進(jìn)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。PLC技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，通過(guò)PLC系統(tǒng)的輸入、輸出模塊和通訊模塊，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量指標(biāo)，如尺寸、重量、外觀等。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正質(zhì)量問(wèn)題，確保產(chǎn)品質(zhì)量。PLC技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)調(diào)整和優(yōu)化，通過(guò)PLC系統(tǒng)的存儲(chǔ)器和控制器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù)和設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整和優(yōu)化[3]。例如，可以通過(guò)PLC系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)線的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

2.3 PLC在離散制造業(yè)中的應(yīng)用

PLC技術(shù)在離散制造業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，主要包括自動(dòng)化生產(chǎn)線控制、零件裝配、質(zhì)量檢測(cè)、物流和庫(kù)存管理、機(jī)器人控制等方面。在自動(dòng)化生產(chǎn)線控制方面，離散制造業(yè)生產(chǎn)線通常由多個(gè)機(jī)器人、傳送帶、工作臺(tái)等設(shè)備組成，PLC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備的自動(dòng)控制，包括啟停、加速、減速、定位、拍攝、分揀等操作。在零件裝配方面，PLC系統(tǒng)可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)裝配，包括對(duì)零件的識(shí)別、抓取、定位、對(duì)齊、組合、固定等操作，實(shí)現(xiàn)高效的自動(dòng)化生產(chǎn)。在質(zhì)量檢測(cè)方面，PLC系統(tǒng)可以通過(guò)傳感器、相機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)，例如對(duì)產(chǎn)品的尺寸、重量、外觀等進(jìn)行檢測(cè)，并自動(dòng)判定是否合格，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。在物流和庫(kù)存管理方面，PLC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物流和庫(kù)存的自動(dòng)化管理。例如，通過(guò)RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的追蹤和管理，通過(guò)PLC系統(tǒng)對(duì)物流運(yùn)輸車輛的調(diào)度和管理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4 PLC在連續(xù)制造業(yè)中的應(yīng)用

（1）控制和監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程。PLC系統(tǒng)可以通過(guò)輸入、輸出模塊控制和監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)設(shè)備，例如管道、泵、加熱器、冷卻器等設(shè)備。通過(guò)PLC系統(tǒng)對(duì)這些設(shè)備的控制和監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、智能化和高效化。

（2）物料配送和控制。PLC系統(tǒng)可以通過(guò)輸入、輸出模塊和通訊模塊實(shí)現(xiàn)物料的配送和控制。例如，可以通過(guò)PLC系統(tǒng)對(duì)物料的輸送進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)，確保物料輸送的正確性和穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。PLC系統(tǒng)可以通過(guò)通訊模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。例如，可以通過(guò)PLC系統(tǒng)對(duì)遠(yuǎn)程生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

3 PLC在管理控制中的應(yīng)用

3.1 管理控制系統(tǒng)

管理控制系統(tǒng)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)管理和控制的系統(tǒng)。管理控制系統(tǒng)可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)、財(cái)務(wù)、人力資源等方面的管理和控制，提高企業(yè)管理水平和決策效率。一般來(lái)說(shuō)，管理控制系統(tǒng)包括兩個(gè)主要部分，即管理信息系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。管理信息系統(tǒng)是指用于管理和分析企業(yè)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析等模塊。管理信息系統(tǒng)可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)的集中管理和分析，為企業(yè)的管理決策提供準(zhǔn)確、及時(shí)的信息支持?？刂葡到y(tǒng)是用于控制企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和管理流程的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、工藝控制系統(tǒng)等[4]。

3.2 PLC在管理控制中的應(yīng)用

PLC技術(shù)在管理控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)、財(cái)務(wù)、人力資源等方面的管理和控制。在生產(chǎn)計(jì)劃管理方面，PLC系統(tǒng)可以通過(guò)輸入、輸出模塊和通訊模塊實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的管理和控制，包括對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度、設(shè)備使用、物料配送等方面的控制和監(jiān)測(cè)。通過(guò)PLC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。在財(cái)務(wù)管理方面，PLC系統(tǒng)可以通過(guò)管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)的管理和控制，包括對(duì)財(cái)務(wù)報(bào)表、預(yù)算、成本控制等方面的管理和分析。通過(guò)PLC系統(tǒng)對(duì)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)的分析和處理，可以為企業(yè)管理決策提供準(zhǔn)確、及時(shí)的信息支持。在人力資源管理方面，PLC系統(tǒng)可以通過(guò)管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)人力資源數(shù)據(jù)的管理和控制，包括對(duì)員工信息、考勤、薪資等方面的管理和分析。通過(guò)PLC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決人力資源管理中的問(wèn)題，提高管理效率和員工滿意度。

3.3 PLC在智能建筑控制中的應(yīng)用

（1）空調(diào)系統(tǒng)控制。PLC系統(tǒng)可以通過(guò)輸入、輸出模塊和通訊模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的控制，包括溫度、濕度、空氣流量等方面的控制和監(jiān)測(cè)。通過(guò)PLC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)空氣質(zhì)量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高建筑的舒適度。

（2）照明系統(tǒng)控制。PLC系統(tǒng)可以通過(guò)輸入、輸出模塊和通訊模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)照明系統(tǒng)的控制，包括燈光的開(kāi)關(guān)、亮度調(diào)節(jié)等方面的控制和監(jiān)測(cè)。通過(guò)PLC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)照明系統(tǒng)的自動(dòng)控制，提高能源效率[5]。

（3）安全系統(tǒng)控制。PLC系統(tǒng)可以通過(guò)輸入、輸出模塊和通訊模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)安全系統(tǒng)的控制，包括門禁、監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警等方面的控制和監(jiān)測(cè)。通過(guò)PLC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)安全系統(tǒng)的智能控制，提高建筑的安全性。

3.4 PLC在交通運(yùn)輸控制中的應(yīng)用

首先，PLC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈的控制，包括燈光的開(kāi)關(guān)、顏色的變換等。通過(guò)PLC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)的智能化控制，提高交通流量和道路安全性。其次，PLC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路信號(hào)的控制，包括信號(hào)機(jī)、道岔等設(shè)備的控制和監(jiān)測(cè)。通過(guò)PLC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路列車的智能控制，提高鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩院托?。PLC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)道路收費(fèi)系統(tǒng)的控制，包括車輛計(jì)費(fèi)、車道管理、收費(fèi)機(jī)控制等。通過(guò)PLC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)道路收費(fèi)的智能控制，提高收費(fèi)效率和管理水平[6]。最后，PLC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)公共交通系統(tǒng)的控制，包括車輛運(yùn)行控制、站點(diǎn)管理、票務(wù)管理等。通過(guò)PLC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)公共交通系統(tǒng)的智能控制，提高運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量。

4 PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和挑戰(zhàn)

PLC技術(shù)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展和應(yīng)用。目前，PLC技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化控制和管理控制的重要技術(shù)手段，為企業(yè)的生產(chǎn)和管理水平的提高做出了巨大貢獻(xiàn)。然而，PLC技術(shù)的發(fā)展也面臨著一些挑戰(zhàn)。

首先，PLC技術(shù)需要與其他自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行整合。隨著計(jì)算機(jī)、通信、傳感器等技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)需要將PLC技術(shù)與其他自動(dòng)化技術(shù)整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的智能化控制和管理。這需要企業(yè)在技術(shù)、人才等方面進(jìn)行全面的布局和投資。其次，PLC技術(shù)需要更好地適應(yīng)市場(chǎng)需求。隨著市場(chǎng)需求的不斷變化，PLC技術(shù)需不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，以滿足企業(yè)的不同需求[7]。因此，PLC技術(shù)應(yīng)更加注重用戶需求，加強(qiáng)與用戶的溝通和合作，為企業(yè)提供更好的解決方案。再次，PLC技術(shù)需加強(qiáng)安全保障。隨著網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展，PLC系統(tǒng)的安全問(wèn)題也越來(lái)越受到關(guān)注。為了確保PLC系統(tǒng)的安全性和可靠性，企業(yè)需要加強(qiáng)PLC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全和物理安全等方面的保障。最后，PLC技術(shù)需注重可持續(xù)發(fā)展。隨著全球資源的日益稀缺，PLC技術(shù)需注重可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的高效利用和環(huán)境的保護(hù)。因此，PLC技術(shù)需要更加注重節(jié)能、減排、環(huán)保等方面的應(yīng)用和創(chuàng)新。

5 結(jié)語(yǔ)

PLC技術(shù)作為一種自動(dòng)化控制技術(shù)，已經(jīng)在工業(yè)自動(dòng)化控制、管理控制系統(tǒng)、智能建筑控制、交通運(yùn)輸控制等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。PLC系統(tǒng)具有高效性、可靠性、靈活性、智能化等特點(diǎn)，可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和各種管理活動(dòng)的自動(dòng)化控制和智能化管理，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低成本和風(fēng)險(xiǎn)，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用。未來(lái)，PLC系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)更加智能化的控制和管理。通過(guò)人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的預(yù)測(cè)、優(yōu)化和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和維護(hù)，提高企業(yè)管理的精細(xì)化和高效化水平。