PLC控制系统在工业生产中的应用

虞小明

摘 要：现代复杂的工业生产都是建立在控制的高可靠、高精度和高灵活的基础之上的，PLC可编程控制器为这一目标的实现提供了保障，本文将就PLC在工业控制系统中的应用，从PLC的工作原理入手，对PLC在啤酒发酵生产中进行详细的阐述。

关键词：PLC控制系统；工业生产；应用

中图分类号：TP273 文献标志码：A

随着我国制造业的快速发展，工业的自动化也得到了长足的发展，而这一切都必须依靠精确的工业控制系统。现代复杂的工业生产都是建立在控制的高可靠、高精度和高灵活的基础之上的，PLC可编程控制器为这一目标的实现提供了保障，它凭借可靠性好、编程便捷、性价比高的特点被广泛的应用于工业控制领域，本文将就PLC在工业控制系统中的应用进行深入的阐述。

1 PLC的工作原理和特点

1.1 PLC的工作原理

PLC 是 Programmable Logic Controller 的缩写，中文名为可编程逻辑控制器。它是由电源、中央处理器、只读存储器、接口模块、功能模块、通信模块六大主要部分组成。PLC的工作原理是操作人员预先将用C 语言等高级语言编写的程序存储于只读存储器中，在PLC电源接通的情况下，中央处理器调取只读存储器中的程序，使功能板块完成程序设定的功能，并通过接口电路将PLC程序的数字信号转换为控制电机等模拟信号电流，从而对电机或其他元器件等进行精确的控制。

1.2 PLC 的特点

PLC芯片的特点主要是经济实用、安装方便和便于操作。PLC芯片可以实现的功能较多，若要对某种机电设备进行功能改造，就可以在该机电设备的控制电路中加装PLC芯片，虽然其没有计算机的功能强大，但是在没有繁重的计算量的情况下，这种改造方式是最经济和最实用的；同时PLC芯片因为其体积小，而且都是标准的IC 封装，在对现有设备控制电路改造中只要在电路板上加装相应的PLC芯片卡槽，使用时将PLC芯片直接插入卡槽内即可，如果芯片损坏或者对PLC芯片升级时直接将芯片拔出；随着对PLC芯片开发的深入，各种PLC的程序设计语言和软件日益增多，对于操作人员编程非常方便，这些软件在实现程序设计的同时还可以实现仿真运行，这样不仅方便了编程，同时也可以提高程序编写的效率。

2 PLC在工业控制系统中的领域

在工业控制系统中PLC的应用领域主要是实现自动化控制，特别是在开关量控制、运动控制、集中控制、远程控制等高精度控制方面。

下面就以PLC在啤酒发酵生产线中的应用为例，说明PLC控制系统的作用。啤酒发酵生产线的工艺流程大致为：麦芽等谷物的粉碎→麦芽的糊化→过滤→煮沸→回旋沉淀→冷却→发酵→成熟→过滤与灌装。其中在发酵过程是啤酒生产中的关键步骤，在发酵过程中产生新物质并伴随着大量的热量释放。啤酒发酵的方法有上发酵和下发酵两种，两种发酵方法基本一致，区别在于对于发酵温度的控制，上发酵温度为15℃～25℃，下发酵温度为5℃～10℃，发酵温度的高低及其變化决定了啤酒的口味和质量，因此，必须高精度的控制发酵过程中的温度，是啤酒生产中自动化控制系统的核心部分。

2.1 开关量控制

在啤酒发酵过程中的温度控制是一种开关量控制，这也是PLC控制系统中最常见的方式，在控制系统中，首先由发酵罐中温度传感器采集控制对象的温度变量，采集的模拟信号通过PLC芯片中的接口电路（即I/O输入输出接口）转化为PLC芯片可以识别的数字信号，这些信号数据与预先设定程序中的数值进行比对，在PLC芯片中中央处理器进行比较计算，并进一步触发预先设定的决策程序，然后将这一决策动作通过数字信号传送到I/O输入输出接口，转化为模拟信号实现对电动调节阀进行控制。在此过程中也可以通过PLC芯片的通信模块实现远程控制。其工作原理图如图1所示。

2.2 运动控制

在啤酒发酵生产中温度的控制的主要方式就是冷却介质与发酵罐壁之间的热传递，在此过程中主要依靠电动调节阀来完成，而电动调节阀的开关和阀门开启的大小，都必须与控制温度变化的PLC控制系统内设定的触发初始参数相一致。PLC控制系统是中各I/O接口都直接与各温度、液位、压力和流量传感器相连接，将各项数据与存储器内的初始参数相比较，并做出相应的动作。其具体的I/O分配表见表1。

2.3 远程控制

在啤酒发酵过程中PLC控制系统，通过其总线与中央控制室的电脑相连接，并通过PLC中的EM241智能通信模块，进行远程通信功能。这样在中央控制室内的主控设备借助局域网或以太网就可以对发酵罐的PLC控制系统相连，并通过控制室内的显示屏，将PLC中的通信模块获得的温度传感器传来的实时温度显示在控制屏上，同时显示由PLC系统传来的I/O接口中各电动调节阀的运行状态。同时中央控制室内的主机通过OPC（OLE FOR Process Contrrol）基于嵌入式过程的控制软件，对PLC控制系统的内存储器和各 I/O接口进行控制，主机将设计好的温度控制程序，存储到PLC中的存储器内，置入温度控制的初始参数和相应动作，或者直接通过主机对PLC输入控制命令。

结语

在我国提出的中国制造2025发展规划中，要实现制造强国，在这一过程中PLC 技术的工业控制系统的应用将更加广泛，同时要在应用中大力提倡创新发展，并进一步解决好PLC应用中的问题，大大拓展PLC应用的领域，提高工业生产的现代化水平。

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