小议PLC在工业自动化控制中的应用

王朝庆 孙祥棋 白旭

摘 要：本文对PLC进行简单介绍，并阐述其通信功能与特点，最后介绍了PLC在工业自动化控制中的应用。

关键词：PLC；工业；自动化控制；应用

1 PLC概述

PLC指的是可编程控制器，其是基于传统继电器的发展，通过数字运算与操作来实现控制的一种装置，这一电子系统具有较强的综合性与技术性，具体涉及到的技术有计算机技术、通信技术以及自动控制技术。PLC开发的目的在于使工业环境下单台设备控制到整个工程流程的自动化得以实现，它的特点在于具有较小的体积，编程难度小，组装具有一定得灵活性，能够有效抵抗干扰，具有较强的可靠性。目前，在硬件、软件设计与开发技术不断发展的背景之下，PLC编程过程的难度大大降低，而功能与系统却具有更强的开放性。现阶段，PLC由于其具有的独特优势，在现代工业领域中有着十分广泛的应用，具体有机械制造、化工、轻工、电力、造纸、冶金等等，对于机电一体化的发展而言有着十分重要的意义。

在PLC的应用当中，具体涉及到多个技术领域，包括过程控制、顺序控制、位置控制、生产监控与管理、综合网络技术等等。近几年来，随着PLC技术的不断发展，大大缩短了其更新换代的周期，生产厂商推出的新兴PLC在功能上也更加强大，具有越来越高的性价比。现代PLC尤其是小型PLC具有的功能主要包括：第一，32位高速计数器。计数频率可以达到100kHz，当计数值达到预制值时，可以通过中断来使PLC的输出发生改变，进而限制计数频率；第二，高速输出功能。现代PLC具有脉冲列输出与脉宽调制的高速输出功能；第三，脉冲捕获功能，能够实现对输入脉冲的捕获；第四，其他功能。例如中断功能，实时时钟模块或者内置时钟；内置输入电位器；

此外，对于小型PLC而言，还具有很多比较特殊的模块，这些模块有着不同的功能，例如温度调节、温度传感、位置控制、脉冲输出以及模拟量的输入输出等等。

2 PLC通信功能及其特点

2.1 通信功能

在计算机技术不断发展的背景之下，在控制系统中，尤其是工业自动化控制中对网络通信有着十分广泛的应用。由此，人们一直高度重视PLC的通信功能。PLC之间的通信以及PLC与其他智能设备的通信都属于PLC通信。而PLC通信功能的突出特点就在于对重要数据传递或共享给其他系统的信息处理的方式。现阶段，随着PLC通信功能越来越强大，例如三菱公司的FX系列PLC，其就是通过向开放式通信网络的接入，对MELSEC加以利用，实现与CC-Link系统主站模块、CC-Link接口模块、DeviceNet接口模块以及AS-I主站模块等的远程链接，实现远程I/O网络的组成。FX提供与通信中的ASCII传输模式相符合的专用通信协议，PLC一侧对用户编程不作要求，仅仅通过简单的设置，用户的自动通信就可以实现。

2.2 特点

PLC的特点包括：第一，具有统一的通信协议。PLC的发展是根据国际标准通信协议进行的，这是为了减小不同厂家产品互联互通以及用户的工作量，提高通信的开放程度；第二，与现场总线密切结合。由于很多现场总线的开发都是由PLC生产厂家完成的，因此它与PLC有着密切的关系。关于频繁使用PLC且已进入国际标准的现场总线具体有DeviceNet（执行器）、Profibus（传感器）、AS-I（接口）等等；第三，通讯程序设计简单。在通信协议的使用过程中，仅需要对计算机一侧的程序进行编写，就可以使PLC的自动接收发送得以实现。很多厂家还进行了专门的计算机与PLC通信接口软件设计，使用户在计算机通信程序的编写的工作量得以减小。

3 PLC在工业自动化控制中的应用

3.1 开关量控制

PLC的特点在于具有较快的速度，接线比较简单，维修工作量小，具有较多软输出点以及具有较高的可靠性等等。其不仅能够使系统质量得到提升，同时相应的人力与时间资源也得到节省，在大系统中可以使路线复杂、不易修改等问题得到解决。PLC可以说是替代了继电器控制，其自动开关量控制使控制的可靠性大大增强，通过中间继电器控制系统动作，按照顺序控制器的公式进行设计，对顺序控制部分梯形图加以绘制，然而在检查中采用模拟仿真技术，使设计更加规范。

3.2 模拟量控制

通过对控制对象特征的分析，PLC利用组合功能模块进行功能齐全的控制系统的组装，以此来实现对系统的灵活控制。PLC主要涉及到的模块有主机模块、高速计数模块、I/O模块、模拟量控制模块、位置控制模块以及通讯模块。使用PLC模拟量控制模块，除了可以使过程控制得以实现，同时还能够利用语音来监控仪表。通过PLC模拟量控制，过程控制系统的精度大幅度提升，其能够严格控制热处理中的升温、降温、保温等一系列过程，而对于以往的仪表控制系统而言，这在以往是难以实现的。

3.3 位置控制

对于工业自动化控制而言，位置控制具有十分重要的意义。在工业生产中，位置控制的方式包括机床刀具串刀补偿控制、搬运定位控制以及主轴精确分度控制等等。PLC通过对步进电机的控制，给步进电机绕组发出脉冲，使步进电机位移得以精确确定，进而使位置控制得以实现。

3.4 系统集中控制

除了可以使自动化控制得以实现，PLC也能够控制系统本身，例如系统故障检测与显示等的控制。控制系统的工作原理为按照时限故障检测与逻辑错误检测的原则来监控系统，在工作循环中，机床设备每个工步的执行都有一定的时间要求，可以在工步动作检测中将定时器启动，然后通过定时器的输出信号，实现自动停机或者报警信号的起动。值得一提的是，定时器的启动时间要稍微长于动作持续时间。在设备工作正常时，电控系统的输入信号、输出信号以及中间以及单元之言有一定的逻辑关系，如果设备出现故障，那么就会破坏这一逻辑关系，进而利用实现编好的常见故障逻辑来进行程序的判断，以此实现对故障的有效分析，并做出报警控制动作。

3.5 电动机变频调速控制

变频器可以与PLC的指令系统同时使用，以此实现对电机运转与调速的控制。将电压电路平滑加在PLC与PWM输出变频器之间，然后利用PWM指令中t值的设置，实现对转速的控制，随着转速的增加，t也相应增加，对于输出电压波纹而言，其会受到PWM指令中输出脉冲周期大小的影响。

4 结语

总而言之，随着科学技术的不断发展，PLC在工业自动化控制的中的应用越来越重要，然而在PLC应用过程中仍然存在一定的缺陷，需要我们对此展开研究，提出有效的解决措施，使问题得到解决，进而使PLC在工业自动化控制中发挥出更加强大的作用。

【参考文献】

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