PLC在工业现场控制中的应用研究

权赫

【摘要】科学技术的发展使工业的自动化技术飞速进步，目前PLC技术凭借其高度的可靠性和强大的功能性在工业自动化控制中广泛使用，尤其是电厂控制系统中，PLC技术和系统的可靠性关系着电厂系统运行的经济性和安全性。

【关键词】PLC；工业现场控制；应用

一、PLC的定义与基本结构

PLC即可编程控制器。PLC是通过数字技术进行运算和操作的电子系统，其集自动控制的技术、通信技术、计算机技术为一体，已经逐渐取代了传统的继电器。由于PLC系统组装灵活、编程简捷，体积较小、抗干扰强，因此PLC系统和技术的研究与开发不断发展，从而实现了PLC对工厂流程的自动化控制。伴随着计算机技术、信息化技术、工艺自动化技术的不断发展，PLC的编程将会更加简便，而PLC系统和功能的开放性也会有更大的发展空间。在PLC系统中其涉及的技术领域较广，例如：位置控制、过程控制、生产监控等，由于PLC技术的发展越来越成熟，因此PLC系统的更换周期越来越短，PLC系统的性价比也越来越高。

PLC的基本结构：①高速输出的功能。高速输出的功能又分为脉宽调制和脉冲列输出。②脉冲捕获的功能，脉冲捕获的功能又分为输入脉冲和捕获。③32位的高速计数器。该计数器的技术频率高达100kHZ，若技术值符合预制值时，通过中断PLC输出的改变，可以限制技术频率。

二、PLC通信功能的特点分析

PLC系统的通信功能：计算机技术的发展和网络通信技术的应用，尤其是工业自动化控制中网络通信技术的应用，使PLC的通信功能越加重要。PLC的通信功能主要是PLC和其他设备的通信与PLC系统间的通信，而PLC通信功能的显著特点是PLC系统通过传递或者共享重要的数据给其他系统，从而实现信息的处理。

PLC系统的特点：①一般现场总线是生产厂商直接研发的，而PLC系统可以结合现场总线；②生产厂商在设计PLC的通信程序时，使用的是专门的通信接口和计算机软件，其设计较为简便，这种简便的设计方法可以有效降低计算机通信程序的编写量。③PLC系统实现了通信协议的统一。因为PLC系统使用的是国际标准的通信协议，这样不仅可以给用户带来方便，还可以给不同生产厂商的产品提供互联和互通帮助。

三、PLC在工业现场控制中的应用类型与特点

①模拟量的控制

按照控制对象的特点，PLC系统可以利用组合功能的组装灵活便捷地控制系统。模拟量的控制不仅可以有效地加强系统精度，还能严格地监控热处理的保温、降温、升温等过程。在热处理的控制方面，与传统的仪表控制相比较，模拟量控制的设计和维护更为便捷。

②开关量的控制

目前，PLC系统已经取代了继电器控制，因为开关量的控制有效地实现了系统的可靠性控制。PLC的开关量控制通过中间的继电器对系统的动作进行控制，按照顺序控制器的设计把控制的梯形图画出，并通过模拟仿真来确保设计规范。

③位置的控制

工业生产过程中位置控制非常重要，其表现方式主要有对主轴精确度的控制、对机床刀具的补偿控制、对搬运位置的控制。PLC系统通过对步进电机的控制，可以发出冲脉到步进电机的绕组上，从而通过对步进电机位置移动的精确确定来实现位置控制。

④系统的集中控制

PLC系统既能够完成自动化的控制，又可以完成系统自身的控制，例如：控制系统的故障检测。按照逻辑错误的检测原则和实现故障的检测原则可以对系统进行监控，这就是控制系统的工作原理。在工作循环的过程中，机床设备的各工步动作需要一定时间来执行，在对各工步的动作进行检测时开启定时器，并把定时器的信号作为启动报警的信号或者自动停机的信号。

四、PLC在电厂的具体应用

目前，电厂中PLC系统的使用较为广泛。电厂工程中ETS的系统、除渣除灰的系统、吹灰程控的系统、化学水的系统等，都已经基本实现了PLC控制技术对继电器盘的取代，这样不仅可以有效地减少电子设备间的空间面积和继电器盘的使用数量，还可以有效地减少继电器盘之间的电缆连接，从而大大提高系统的可靠性。另外，由于PLC逻辑编程的工具和硬件设备由PLC系统的生产厂商提供，具体的工程实现由用户和集成商自己完成，因此用户和集成商可以快速简便地掌握PLC的控制技术。

按照发电厂中输煤工艺的控制标准来看，实际的工况和锅炉的特性决定着输煤程控的系统设计，且煤质要满足锅炉的设计标准。输煤程控的系统结构主要包括PLC的现场控制和远程监控，也就是使用PLC和上位机实行两级控制。在PLC的现场控制中，PLC技术的应用加强了系统的抗干扰性能，使系统操作的简便性强和可靠性强。上位机的远程监控给系统提供了统一的管理平台，在这个管理平台上可以实行科学的管理控制。最上层的组成部分是两台实行工业控制的计算机，一台是主控机，另外一台是主控机的备份机，两台计算机都要配备大屏幕的、监控功能一样的监视器。通过RS-232的串行线把PLC和计算机连接起来，当PLC和其中一台主机全双通讯时，另外一台主机以监听形式连接通讯线，从而实现主控机监控系统，备份机作为备用或者辅助。通过双机切换的装置可以对控制主机进行设定，由于会在工控机内安装声卡，因此启动流程时工控机会发出语音提示。①PLC系统的集中控制。整个输煤系统中由PLC系统对数据进行采集和控制，通过设备启停和料仓料位的信息采集，对数据进行分析和处理，并由上位机发出控制系统的指令；另外，系统中设备运行的信息都能在上位机的CRT显示屏上进行实时、实地、动态的显示，以完成数据的实时采集和画面的实时显示，当系统发生故障时，PLC系统会对故障记录进行自动保存。②上位监控。上位监控的组成部分主要是计算机和打印机这些外围设备，这些外围设备可以完成各状态的信息显示、趋势显示、远程控制、报表打印等。

参考文献

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