PLC在工业自动化中的应用探究

江贵清

【摘要】 随着社会经济的不断发展，在很大程度上也促进了电子技术和计算机技术的发展，尤其是PLC技术，在近几年的发展速度也越来越快。PLC在现今工业自动化控制中，成功取代了传统控制系统的地位。本文将详细对PLC整体进行介绍，再分析PLC在工业自动化中的应用。

【关键词】 PLC技术 应用 工业自动化

PLC作为专业应用于工业环境中的电子装置，专门用来进行设计的数字运算操作装置。它可以对程序的存储器进行合理的编制，在内部存储中可用来执行顺序运算、算术运算、逻辑运算、计数以及计时等操作指令。并且能够通过模拟式与数字式的输出和输入，对各种各类的生产过程或机械进行控制。随着PLC技术的不断成熟，PLC在工业自动化控制领域中的应用也越来越广泛。

一、概述PLC

PLC与CAD以及机器人并称为自动化领域中的三大技术支柱。PLC的意思是人们常说的可编程逻辑控制器，是以计算机为基础而出现的较新工业控制装置。从技术层面看，PLC是计算机技术、通信技术以及继电器控制技术相结合的产物。在工业自动化控制中，这种可以进行编程的控制装置有很大的应用价值，为其提供极大的便利。

它将电子通讯、计算机以及自动控制三种技术相融为一体，以此成为了工业自动化中的核心设备，有维修方便、组合灵活、编程简单、可靠性高以及抗干扰能力强等优点。PLC由顺序控制以及简单逻辑控制成功向了罗辑控制与连续控制发展，为现今先进的工业自动化发展提供了强有力的基础保障。

二、PLC工作的原理

PLC在运行中的工作分为三个阶段，第一是输入采样的阶段，第二是程序执行的阶段，第三是最后的输出刷新阶段。一个扫描周期需要可编程控制器完成这三个阶段才行。因为扫描速度不同，不同的PLC运行周期也会有很大的差异，所以不同的PLC要重复的进行这三个阶段。

2.1输入采样阶段

在此阶段中，所有的输入数据以及输入状态会运用PLC扫描的方式按顺序进行扫描，与此同时，还会在PLC的映像区单元格中把这些数据与状态进行储存。PLC在完成输入采样之后，就会进入用户程序的执行阶段并且进行刷新与输出。输入数据与输入状态在以后的执行中会发生改变，不过，并不会改变I/O映像区中相应单元的状态和数据，在运行之间，两者是有一定时间差距的。不过如果要对其时间间隔进行保证，就必须要对其控制输入信号。

2.2程序执行阶段

在此阶段中，需要对用户程序自上而下进行扫描后再执行相应的程序，在扫描用户程序时，要按照固定路线和顺序来进行程序运算。其中，由用户程序中的各个触电构成了扫描线路，其扫描的顺序是由上至下，由左至右进行。运算结果需要通过相应逻辑运算出来，根据运算结果，逻辑线圈中I/O映像中的状态以及存储区中的状态会相应的进行刷新，以此确定相应处理指令是否执行。

2.3输出刷新阶段

在扫描用户程序结束后，PLC的输出刷新阶段才能进行。在进行输出刷新时，PLC的CPU会根据其I/O映像区内相对应的数据和状态进行输出电路的刷新，而通过输出的控制电路驱动，其控制电路驱动中的外围设备通过输出控制了具体运作，这样子，就使整个PLC的运作过程很好的完成。

三、PLC的优势

上文详细分析了PLC在工作共的三个阶段及其运作，下面我们来具体了解一下PLC的优势有哪些。

3.1体积小，重量轻，消耗低

一般来说，传统的控制继电器系统，在体积和重量上都略显沉重，并不符合现在科技的发展。而在这个问题上，PLC就做到了很好的改变，在体积以及重量上都可以做很小，大大减少了占地空间。与此同时，在能源消耗方面也有所改善，可以只需要几瓦的功率就可以了。因为它的体积小，所以能够非常方便的装到机械内部，以此来实现机电一体化。

3.2抗干扰能力与可靠性较高

对比传统的继电器控制，PLC的抗干扰能力和可靠性更好。就从生产角度看，因为PLC是采用现代大规模的集成电路技术，并且是以非常严格的生产工艺制造，其中抗干扰电路还应用于内部电路中，以此来保证很好的可靠性。如果从外围电路上看，对比一样规模的继电器系统，PLC所采用的控制系统，开关接电及接线的数目会减少很多，甚至能减少到数千分之一，以此来保证故障发生率减少。其次，在进行设计时，PLC电路中一般都会设计自我检测的相应电路来检测硬件故障，如果出现故障会自动做出报警工作。因此，这些措施的应用在很大程度上可以使整个系统的可靠性有保障。

3.3易学易用

无论是变成外围接口还是语言，PLC作为工业控制计算机还是做的非常简单的。较少外围接口以及简单梯形图编程都使其在操作与学习上变得很容易，也因此大大降低了工程技术工作人员的门槛。即算是不明白汇编语言或电子电路及计算机原理的人也能很容易上手进行操作，应用PLC，在工业控制操作上非常方便。

四、PLC的应用范围

随着电子科技技术发展迅速，PLC也有了计算机中诸多的功能，而且已经在各行各业有了广泛的应用。它已经逐渐向抗干扰能力强、可靠性高以及体积小等方面发展。而且在化工、环保、汽车、电力、文化以及钢铁方面都有所应用。PLC具体的应用情况分为以下几类。

4.1过程控制模式

在连续控制领域中，现在的PLC得到了非常广泛的应用，并且这一技术在不断的完善，目前为止，很多供应商已经放弃了传统PLC所占据的市场份额，开始向PLC连续过程控制模式发展。而过程控制是通过对压力、电压、温度以及电流等模拟量前后输入的状况进行分析，使其系统工作的参数可以按照要求进行。其代表类型是闭环控制以及开环控制，在锅炉控制、冶金以及化工等工业自动化中都可以很好的进行应用。

4.2顺序控制模式

随着现今社会经济的不断发展，科技技术也因此有了很大进步，PLC系统已经被应用来进行顺序控制，直接取代了传统的触电控制模式。

PLC在顺序控制的领域中，技术水平已经发展到了领先的高度，只用最简单的执行指令句就能有序的进行控制，这也恰恰使PLC的初衷反映出来。在工业自动化的领域中，顺序控制发挥着很大的作用。

4.3运动控制模式

在运动控制模式中，PLC技术的使用已经有很长一段时间了，在现今还能保持非常好的发展，通过利用控制脉冲量来实现PLC机械运动控制。根据控制对象与机械运动规律的特性来进行运动控制。运动控制的位置移动十分精准，适用于紧密仪器的制造与加工，例如机器人、机床、机械以及电梯等产物。

4.4数据处理功能

它具有数据传送、操作、数学运算、排序、数据转换以及查表等等功能，还可以进行数据的分析、采集及处理。一般此功能多用于食品加工、造纸以及冶金等大型控制系统中。

4.5信息控制模式

PLC通过对信息的存储、传输、采集以及处理，然后进行详细的数据分析，以此来达到信息的控制目的，它实现了数据的处理功能。目前是属于信息时代，信息科技技术也有了很大的变化与发展，PLC赋予了工作的信息属性，也从而标志了PLC功能的转变。

4.6远程控制模式

PLC充分利用了联网的通信功能，以此来实现远程控制，现今的控制方式分为计算机终端连接控制方式、职能终端远程控制以及PLC控制网的远程互联控制方式等。

五、PLC应注意的问题

一般来说，PLC技术不需要采取措施，在工业自动化中就可以使用。不过，如果出现一些外在原因干扰，就会对PLC正常运作造成的很大影响，下面我们来具体了解一下。

5.1湿度的影响

在PLC的元件中，湿度是其稳定性最好的保证。在元器件中，空气中的湿度与绝缘性能有很大的关系，因此，如果要保证PLC正常应用，就必须要将空气湿度控制在85%以内，要在无凝露的状态下保持好。

5.2电源的干扰

一般来说，PLC电源是使用200V，50Hz的交流电，它的抵御能力非常强，对于辅助电源设备是不需要安装的，不过如果出现了电源干扰较严重的时候，就需要将屏蔽层隔离变压力安装进去，以此来保证电源正常的输出。如果要在输入端的位置利用外流进行直流电源的时候，最好是选用直流稳压电源，以此来防止PLC接受收到纹波的影响。

5.3温度的影响

PLC在使用期间的环境温度应该要在0℃到55℃之间，在其安装过程中对于环境的温度一定要注意，在发热量比较大的机器原件或附近进行安装，与此同时，通风问题也要重视，一定要保证通风的良好，在每个基本单元中一定要间隔好。

还有就是对于太阳光的防御，必须要防止其直接照射，像在开关柜上就需要设有百叶窗以及通风扇。而在非常寒冷的北方冬季，对于防寒工作也一定要做好。PLC需要在特定的温度下使用才能有最大效率。

5.4震动的影响

对于防震工作，PLC在工作时也需要注意，一般来说，PLC的工作环境必须要求远离震动装置，尤其是震动非常强劲的装置，像10-50赫兹的震动频率是必须要防止的。如果其工作环境避免不了震动现象，那就一定要采取减振措施来进行防御。

5.5空气的影响

PLC在使用中，对空气质量还是有一定的要求的，比如要避免易燃气体、多粉尘、腐蚀、强腐蚀气体、酸性气味气体的环境。如果不可避免这些环境，那就一定要将PLC在控制柜与控制室中进行很好的密封，如果可以的话，最好是可以安装净化空气的设备。

六、结束语

随着社会经济的发展，电子科技技术也发展迅速。PLC作为一个先进的电子装置，在工业环境中的应用越来越广泛，已经基本取代了传统控制系统的地位。在工业技术发展同时，对于PLC也提出了更高的要求。因此，在PLC广泛应用的同时，也要与时俱进的进行改变与创新，以此来顺应时代工业科技的发展。PLC的发展对于工业自动化以及工业生产带来了新的挑战与机遇。

参 考 文 献

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