内嵌式PLC在工业自动化上的运用

赵阳明 王大杰

【摘 要】在1968年，dickmorley与他的团队研制出了模块化的数字控制器，开创了一个崭新的PLC的时代。此后PLC的功能不断完善，体积越变越小，在PLC诞生后的44年的今天，PLC已经成为工业自动化的绝对中流砥柱、中坚力量。稍懂一点点工业自动化的人士都知道在工业自动化领域PLC这三个单词意味着什么，PLC在工业自动化领域中的无可替代的优势。主导工业自动化领域几十年的PLC很可靠、很实用、效率很高、耐用、物美价廉，随着工业传感器的不断智能化，PLC在三网合一的工业自动化控制领域还将发挥越来越重要的作用。在我国，电气自动化行业伴随着科学技术的不断发展已经进入到了一个追求个性差异化的阶段，市场对这个行业的要求也越来越高，普通的PLC产品已经难以满足市场的需要了。所以为了满足市场的需求一种新的技术因此产生了——内嵌式PLC技术。笔者通过自身的工作经验在文中主要介绍了内嵌式PLC在工业电气自动化中的运用，希望能为相关从事内嵌式PLC技术研究的学者提供有用的借鉴。

【关键词】内嵌式；PLC；技术；电气自动化；工业自动化；工控；DCS；工业控制

1 相关概念

PLC（Programmable Logic Controller）按照字面的翻译是可编程逻辑控制器。它实际上就是一小块芯片，可以插在电路板上，把它的针角焊在电路板上配合其他一些部件就可以工作了。它的最大用处就在于可以对其进行编程，然后根据所编的程序对工业化设备进行控制。它既是一块芯片，也算一台小的电脑，因为电脑用的它都具备，比如说中央处理器、存储器、控制器、运算器、输入输出接口这些电脑必备的单元它一样也不少。通过输入输出接口，它可以接受控制者的指令，可以与控制者交互，可以由控制者的指令产生输出信号，用这些输出信号控制附近的工业智能化设备。针对它的编程极为简单，最重要的是PLC的适应能力超强，几乎涉及工业自动化的所有领域都有它的用武之地。因此才会占据了工业自动化领域的大半江山，而且还有越来越扩大的趋势。有的读者可能会问，现在电脑已经非常便宜了，为什么不直接使用电脑进行控制，而一定要使用这么一小块芯片，还要把它焊到电路板上还要为它选择其他的部件，还要编程这么麻麻烦烦的弄一大堆事情呢？答案其实很简单：电脑的稳定性不高。用过电脑的人都经历过电脑的死机、崩溃、中病毒、瘫痪等等这样或那样的问题，然而这些状况PLC都不会发生，PLC的平均故障率极低，可以说几乎不会发生故障。而对于工业环境，尤其是24小时连续生产的工业环境，稳定性无疑是最重要的。而且电脑的实时性也不够好，工业环境要求按下按钮操控的机器必须实时作出反映，而电脑有时达不到实时性的要求。在坚固性方面，电脑就更是难以企及，一块单芯片的PLC可以放在任何复杂的工业环境之中，然而在同样的工业环境中放置的一台电脑可能过不了几天就会频繁地出现这样或那样的故障。而内嵌式PLC技术却可以解决上述问题，所谓内嵌式PLC技术是以内嵌式技术为平台，对过程控制的操作能力进行了加强，而且扩展结构是开放式的，整合了内嵌式板等特点，发挥PLC梯形图语言优势，也有PC的开放性，为对象控制提供了一个通用的开发平台。

2 内嵌式PLC在工业自动化系统中的应用特点

内嵌式可编程序控制器（PLC）是一种超小型计算机系统，它主要采用了内嵌式的操作系统，它的主要用途是应用在对电力的智能现场仪表的控制上，并且建立一个网络的内嵌式平台，它的主要特点是成本低廉、实时性扩展性好、并且可以通用。

内嵌式PLC系统不但拥有着传统的PLC和工业用的PC机它们所没有的特点，因为传统的PLC他们对硬件的要求高那样就会造成资源浪费。内嵌式PLC系统它的最大的优点就是低功能损耗、开放性也比较好而且功能相当齐全。它的特点如下：

（1）控制功能的先进性。要满足先进的控制技术必须满足以下条件：首先要有模糊逻辑和网络控制的技术，而且要有一个强大的浮点处理器和很多内存来支持。内嵌式PLC恰恰都能满足这些必要的条件。

（2）通信的接口。普通的PLC系统所用与外界的接口都是专用的，并且还会时常的切换，而且对于不同的程序差别也非常的大。而内嵌式PLC的内嵌式分布处理和网络的需求却能够满足一个或者多个网络通信的接口，只要提供通信的软件驱动程序就能使用。

（3）实时分析功能。内嵌式PLC能够及时收集现场传回来的数字或者模拟信号，针对这些信号进行实时分析并且能够准确有效的检测出故障状态，以及检测机器的运行状况等等。

（4）生产效率的提高。内嵌式PLC所提供的多样性的工作平台能够大大的提高生产效率。因为它的使用？能够是工程平台快速的发展、实施以及项目的迁移等等，最主要的是它所具有的开放性和灵活性的功能。

（5）安全性高。内嵌式PLC传送数据包都是加密的，有效的防止了黑客的攻击和破坏的行为。

相比一些大型的工业电气自动化系统，内嵌式PLC在家庭网关等低电压电力控制方面也有如下优势：

（1）方便快捷的接入方式。低压的电力系统只要依据现有的电力基础设施，在不用新加电缆线并且不用重新穿墙打洞的同时就能加入连接，这样有效的避免了对建筑物的破坏行为。

（2）对环境的适应能力强。在不改变原来室内的线路布局和安装装置的前提下，而且不用添加新的设备就能够实现简单灵活的安装设置，并且在电力设置上也不用改变原来的线路。

（3）自动化程度相当高。它的自动化主要表现在：抄表的自动化、配用电的自动化，从而在数据、话音、视频、电力上面可以实现“四线合一”。

3 选型规则

可编程逻辑控制器及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用可编程逻辑控制器应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，可编程逻辑控制器的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定可编程逻辑控制器的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的可编程逻辑控制器和设计相应的控制系统。

4 结论

机电行业对于国民经济来说起着重要的作用，它是国民经济的工业基础以及经济命脉，它的正常运转和发展关系着我国人民的生计，所以说保证电力行业的正常运转是维护国民经济的各项产业有效发展的基础。

伴随着我国经济的快速发展，国家工业对电气控制要求不断提高。因此，如果我们国家的各个工业企业都能够把内嵌式技术应用到电气自动化系统中去，这对于我国将来的工业的发展将会带来一场巨大的变革。我国政府应该积极倡导各个地方企业根据自身的实际情况，在企业中引入内嵌式PLC技术，只有这样我们的企业才能够在不断的竞争和挑战中立于不败之地，这样才能促进国民经济的可持续发展。

【参考文献】

[1]廖常初.PLC應用技术问答[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]陈凤兰，孙竹梅.软PLC技术的发展趋势与应用前景[J].现代电子技术，2006.

[3]吴玉香.内嵌式PLC系统的研究和实现[J].计算机工程，2009.

[责任编辑：王静]