基于PLC控制技术在工业自动化中的应用研究

甘能

摘 要 近些年，随着科技的不断发展，PLC控制技术的科技水平越来越高。伴随着计算机技术和通讯技术的发展，工业控制领域早已发生了翻天覆地的变化。PLC控制技术的应用范围也在不断扩大，已经渗透到了我们生活的方方面面。PLC控制技术由于自身的优良特性，技术性强、应用面广、科技水平高等特点，使得它在工业中的应用变得越来越广。为了进一步了解PLC控制技术在工业中的具体应用，因此本篇文章主要分析了PLC控制技术，通过进一步分析，从而探讨了PLC控制技术在工业自动化中的应用。

【关键词】PLC控制技术 工业自动化 应用

PLC是可编程逻辑控制器的简称。从它刚开始发展到今天，虽然经历的时间并不长，但是PLC控制技术本身的性能却得到了很大的的提升。各方面的功能也都在不断完善。在早期，PLC主要应用于替代继电器控制系统，作为机械电气控制的核心部分进行工作，虽然此时的应用范围不是很广，但正是由于它自身的优良特性，逐渐引起了工程技术界的广泛重视，在一定程度上推动了PLC控制技术的发展。在后续的发展过程中，PLC控制技术的各方面性能也都在不断完善。进而它的应用范围就逐渐变广。在工业生产中的各个部门，需要提升工业自动化水平时，离不开PLC控制技术的应用。现如今，PLC控制技术在工业自动化中的重要性日益突出，只有清楚地了解了PLC控制技术的原理，了解了它的应用性能，才能更好地将PLC控制技术应用于工业自动化中。

1 PLC控制技术的概述

PLC控制技术是一门发展不久的新技术，起初是在二十世纪七十年代的时候，人们开始研究出了可编程逻辑控制器（PLC）。PLC控制技术巧妙地将自动化技术、计算机技术、通信技术这三者有效地合为一体，综合成为一门技术，就是现在人们熟悉的PLC控制技术。总的来说，PLC控制技术应用范围最广的还是工业领域。毕竟工业领域中对这种技术的需求程度很高。PLC控制技术的应用。不仅可以为各种自动化设备提供非常可靠的控制应用，而且在进行控制的时候能够提出比较可靠和完善的解决方法，很好地契合了工业企业的发展需求，因而PLC控制技术在工业中的市场份额比较大。面对控制的对象，控制对象的复杂度很高，加上使用环境的特殊性和长期工作的连续性，这些都对PLC控制技术提出了更高的要求。PLC控制技术自身的优良特性还是比较突出：可靠性高、适应范围广、具有良好的通信功能、结构模块化等特征。相关的研究人员在面对现状的情况下，还应加大对控制技术的研发力度，不断提升它的各方面性能。

2 PLC控制技术的工作原理

PLC控制技术的应用，并不只是经过一个阶段就能完成的。它需要多个阶段互相配合，共同努力，才能够使得该技术的应用效果更加突出。在实际应用中，PLC主要经过三个阶段：输入采样阶段、程序的执行阶段、执行后的输出阶段。这三个阶段顺利完成之后，我们才可以说完成了一个完整的扫描周期。

2.1 输入采样阶段

输入采样阶段是PLC控制技术应用的第一个主要阶段。PLC采用扫描方式按照顺序读入所有输入状态及相应的输入数据，与此同时将这些读入的状态和数据存储到PLC中的映像区的控制单元。当PLC完成输入采样阶段之后，直接进入到用户程序的执行阶段，在此阶段会进行数据的刷新，确保输入数据的准确性。在后续的两个阶段，映像区中的状态和数据并不会发生改变，二者之间的运行存在一定的时间差距。这种时间差距必须要进行控制之后才能保证不变，也就是对输入信号进行控制。此时要看输入信号的类型，如果输入的是脉冲信号，则脉冲信号的宽度至少为PLC一个扫描周期，只有进行这样的控制，才能确保所编写的程序在输入之后可以被有效地读入，否则就做了无用功，产生的后果更加严重。

2.2 用户程序执行阶段

在此阶段中，可编程控制器会自动地对用户程序进行完整的扫描，扫描的目的是确保所有的输入程序都已经被读入。对用户程序进行扫描的过程中，可编程控制器会按照固定的顺序和路线进行程序的运算。扫描的线路是由用户程序的各个触电构成，正常的扫描顺序也是按照先左后右的顺序进行，然后根据相应的逻辑运算最终得出正确的运算结果。在此阶得出的运算结果，需要与输入采样阶段映像区中存储的状态和数据相对应，只有二者相符之后，才可以确定输出映像区是否执行了相应的命令。

2.3 输出刷新阶段

输出刷新阶段是在前两个阶段完成之后才进行的。对于前两个阶段映像区中存储的状态和数据，在此阶段需要对这些存储的数据和状态进行刷新。被通过输出的控制电路驱动相应的外围设备，控制具体执行机构的具体运作，这些步骤完成之后，我们才可以说，PLC控制技术的整个运作过程结束了。

3 PLC控制技术的抗干扰研究

3.1 设备的选型研究

选择设备的时候，对各方面要求都比较高。首要考虑的因素就是设备的抗干扰能力。与此同时，将设备的电容性和外部干扰能力考虑在内。在购买相应的设备时，首先选择那些抗干扰能力强的设备，抗干扰能力强度的判断，首先依据厂商规定的抗干扰系数来判定。一般而言，抗干扰系数越大，抗干扰能力越强，在其他因素相同的情况下，尽可能选择抗干扰系数大的设备。尤其是在购买进口的设备需要格外注意，我国所运用的内阻电网与其他国家的内阻电网不一样，其他国家使用的是一百一十伏特，而我国是二百二十伏特，这样的一个差别，产生的影响却很大。总的来说，我国的电阻比较大，同样的电位的变化也很大，自然而然对抗电磁干扰能力比其他国家的要求也要高，通过这里我们可以推理得出，在其他国家可以使用的PLC产品，在我们国家并不一样可以适用。

3.2 综合干扰性研究

为了进一步研究PLC控制技术的抗干扰性能，进行综合干扰研究对于保障研究水平具有关键性的意义。在进行综合干扰性研究之后，我们可以得出一些有关的结论。首先，对外线和PLC系统进行屏蔽空间辐射干扰，接着是对外引线进行过滤和隔离。其次，不断完善接地系统，合理地设置相应的接地点，使其能够正常工作。最后，运用科学的手段来提高系统的可靠性和安全性，进一步提升PLC控制技术的水平。

3.3 抗干扰措施的研究

采取一些抗干扰的措施，才能更好地进行抗干扰的研究。在进行抗干扰研究的时候，必须排除电网的影响，这就需要在进行抗干扰研究的时候使用一些性能较好的电源来防止电网的干扰。接着在信号传输的过程中，尽可能选择那些不同的电源线进行传播，根据信号的不同选择适当的敷设，这样做的目的是减小电磁波产生干扰。最后，根据之前的操作选择合理的接地点，在实验的过程中不断完善接地系统。如果有信号接地的时候，屏蔽层应该采取侧接的方式。当信号源没有接地的时候，此时需要与PLC侧接。两个不同的信号线连接在一起有接头的时候，要将屏蔽层牢牢地连接在一起，并且是以一种绝缘的方式绑在一起，而不是多点接触。只有这样操作，才能保障抗干扰措施做得到位。

4 PLC在工业控制中应该注意的问题

PLC控制技术应用于工业自动化中，它发挥的作用自然是无可替代，但前提是要按照正确的规范进行操作，严格参照相应的准则，对于应用过程中应该注意的问题了解清楚，在实际应用的时候才能更好地控制。

4.1 温度问题

温度是影响PLC性能的一大重要因素。通过相关的研究我们可以知道，PLC在正常使用的时候温度范围是零度到五十五摄氏度。这是它正常工作的温度范围。根据这个我们也可以知道，这对我们安装提出了更高的要求，要合理控制温度的范围，既不能安装在温度较高的地方，如果安装环境温度较高，在其周边一定要安装相应的散热装置；也不能安装在温度较低的地方，如果安装的环境温度较低，则此时一定要做好保暖措施。只有保证PLC是在允许的温度范围内运转，才有可能保障其是在正常的工作，否则只会造成更大的损失。

4.2 湿度问题

湿度问题是仅次于温度之后的第二大需要注意的问题。PLC在正常工作的时候，很容易受到空气湿度的影响，在工业生产中，由于个别工业的特殊性，空气中的相对湿度特别高，而且在此种情况下减小空气湿度的措施又很难实行。在此种环境下要保障PLC的正常运转，难度很大。对PLC的相关研究表明，空气中的相对湿度在百分之八十五以内是满足情况下的基本要求，在保证湿度的前提下，还要确定此时的空气没有凝露的现象出现，从多方面来控制，为的是保持PLC 的绝缘性能。

4.3 振动问题

PLC在工作的时候遇到振动现象，则此时的PLC性能会受到很大程度的损伤。在应用PLC 的时候，尽可能将其远离振动源，尽可能避免将其与振动源接触，尤其是那些振动频率较大的振动源产生的危害更加严重。如果实在是无法远离振动源，此种情况下只能采取一些具体的措施来减小振动产生的危害，比如对频率源进行减振或者是在频率传播的过程进行处理，同时也可以使用一种减震胶，减震胶的作用就是减小振动产生的影响。

4.4 电源问题

PLC正式运用到工业自动化中，必然离不开支持它工作的电源。通过对PLC进行研究可以发现，它只适用于五十赫兹和二百二十伏的交流电，由于PLC本身就具有电源线的抗干扰能力，对于那些本身要求比较高的场所，我们可以安装相应的屏蔽层，屏蔽层可以很好地避免对电源线的干扰。如果输入端、输出端的电压不同，在此种情况下最好选择直流稳压电源。

5 PLC控制技术在工业自动化中的应用

PLC控制技术以其自身的独特优势，在工业自动化中得到了广泛的应用，鉴于它目前的发展现状，相信在今后的发展中PLC控制技术仍然有着一个良好的发展前景。

5.1 对开关数量的逻辑控制

在工业自动化的时期，实现对开关数量的逻辑控制至关重要。运用PLC控制技术时，可以有效地实现顺序控制和逻辑控制。可以实现一对一的控制，对于那些要求比较高的一对多控制也可以实现，不论是一对一控制还是一对多控制，都可以实现一种自动化控制。这种自动化控制正是工业自动化发展时期所需要的。比如现在工业中应用比较多的组合机床、注塑机、定数的玻璃等，都应用了PLC控制技术，也正是PLC控制技术的应用，才使得这些机器的功能越来越强大，从而更好地满足要求。

5.2 对工业过程的控制

现如今工业化市场的竞争也是日益激烈，运用PLC控制技术来提升工业的自动化水平也是很多企业争相采取的措施。对PLC控制技术的研究过程中，不仅让其可以适应离散过程的控制，同时也可以实现对连续过程的控制。PLC在工业中的应用越来越广，此时该技术的功能也是越来越强大。

5.3 对于运动控制的研究

在研究PLC控制技术的时候，对于它的性能的研究仍在继续。在工业自动化的控制中，也可以将其应用于控制直线运动或者圆周运动，在运动的控制中得到了较广泛和长时间的应用，这种运用趋势也是呈逐渐上升的。除了在工业自动化中应用，PLC控制技术对于电梯、机器人、各类运动机械的运动都可以进行很好地控制，这些也都是PLC控制技术的今后的发展方向。

5.4 对于数据处理的控制

由于 PLC 控制技术在数据传送、数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算）、数据排序、数据转换、位操作、查表等方面的优势比较突出，在现有的实际情况下，可在较短的时间内完成数据采集、数据分析及数据处理等多个方面的不同任务。将处理得到的数据与之前存储在存储器中的参考值进行比较，比较二者数据的差别，接着完成控制操作，也可以传送到别的智能装置进行远程控制。数据处理一般用在无人控制的柔性制造系统大型控制系统中，同时，也被广泛地应用于如冶金、造纸、食品工业一些大型控制系统中。

6 结语

随着科技水平的不断发展，我国的PLC控制技术的发展速度也将随之加快。在实现工业自动化的领域中，采用PLC控制技术是适应社会的必然需求，同时也是保障自动化水平的基本前提。面对现如今的发展形势，相关的研究人员还应不断加大其研究力度，不断完善PLC控制技术水平，从而使得其更好地应用于工业自动化的领域中。

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作者单位

广州市水务规划勘测设计研究院 广东省广州市 510640