PLC在工业自动化控制领域中的应用及发展

施巍鹏

（义乌市水处理有限责任公司，浙江 义乌 322000）

0 引言

改革开放以来，国家经济突飞猛进，当前我国正逐渐朝向工业现代化国家迈进。工业是国家支柱型产业，在国家经济的发展中发挥着十分重要的作用。伴随科学技术的日益发展，电子计算机技术在工业生产加工中获取了比较普遍的应用，PLC技术便是基于电子计算机技术而诞生的技术。通过对PLC技术的有效应用，保证了工业生产产品的质量，给工业生产过程的安全性提供了重要保障，实现了对各种成本的有效控制，创造了更多经济价值。

1 PLC及其相关组成构件

关于PLC技术，其在发展的初期阶段，称为可编程逻辑控制器，后伴随技术的不断进步，在工业控制领域中进行了微型处理器的应用，这一技术所展现的功能渐渐扩大，不再局限于逻辑控制，如今将其称作可编程控制器。所谓技术，其是应用微处理器，对计算机技术、自动控制技术等相关技术加以整合应用于工业生产自动控制中的技术。PLC系统通常存在比较强大的抗干扰能力，功能相对健全，体积相对较小，质量轻，且安全可靠等诸多方面的特点，在工业领域中获取了比较普遍的应用[1]。

从根本上来讲，PLC也属于一种计算机系统，主要应用在工业生产控制领域，相应的组成构件主要包含：（一）电源。PLC电源给系统整体提供电力，确保PLC各相关模块的集成电路可以保持正常的工作状态，其在系统整体中发挥着极为关键的作用。（二）中央处理器。这一构成部分在PLC系统中，是核心的构成部件，每一个系统中均进行了中央处理器的设置，其所负责是逻辑和数学运算，控制系统整体的运行，使其协调的作用得以充分发挥。（三）存储器。在PLC系统中，储存器主要分为系统及用户储存器两种不同类型，负责对系统中的逻辑变量、用户程度等相关内容加以存储。（四）模块。该模块是一个连接通道，主要的作用是连接系统应与现场相关设备输入及其输出接口的电路。具体工作开展期间，主要是结合所对应的点数针对模块的实际数量与规格进行确定。但实际中，最大数量与系统底板或是机架之间对应的槽数具有一定的关联。（五）编程设备。这一设备主要应用于PLC系统的应用、运行监测和检查维护，在系统整体的实际运行中并不参与。

2 PLC系统工作原理

2.1 输入采样阶段

此阶段，PLC系统采用扫描的方式，主要通过接口对应的状况和数据进行相关操作信息的读入，并保持一定的顺序。与此同时，将这些信息存储在I/O映像区单元中，并在同样的扫描周期单元中对应的状态和数据信息是不会发生变化的。因此，如果是输入相应的脉冲信号，则脉冲信号相应的宽度至少需要多于一个扫描处理周期，这样才能保障对应输入的信号可以被实际读取。

2.2 用户程序执行阶段

此阶段，属于扫描处理周期的第二阶段，这时系统大多是结合了梯形图形的样式，并且采用从上至下的相应次序，按照一定的次序针对用户程序进行扫描处理，但是针对每一梯形图，则是按照从左至右、从上至下的相应次序，针对由每一触电所构成的相应控制线路，采用逻辑处理方法。下一步通过计算所产生的结果，对输出点对应的逻辑线圈，将在PLC系统RAM内保存区状态和映像区对应的状态进行刷新。因为是对扫描技术加以应用，因而在一个扫描周期内只是会针对排在梯形图下方位置的线圈或者相关数据信息发挥作用，然而对于排在上方位置的线圈或是相关数据信息只是在下一个扫描周期才能予以刷新[2]。

2.3 输出刷新阶段

此阶段，是系统扫描处理周期的最后一个阶段。中央处理器会结合上阶段完成处理的映像区对应模块的状态和数据信息，对于所有完成输出的锁存电路予以刷新处理，并有效驱动输出电路，在相应设备中予以输入处理，此时，方才结束了一个PLC控制的相应周期。

3 工业自动化控制领域中PLC的主要应用

3.1 工业生产流程的控制

针对工业生产流程加以掌控是PLC研发和设计的一个基本理念，同时亦是将其在工业自动化控制中进行应用的重点目标所在。工业生产流程中，PLC系统从整体上的把控，一般都是从产品的生产过程、生产加工所采用的顺序及其产品质量相关信息等众多不同的层面予以控制。一方面，在工业生产过程的控制中，一般都是指产品生产加工操作中，应用针对各种不同化学反应所具有的催化强度，通过外部电气性质控制、产品外形等众多方面的控制。亦正是基于这种量化生产工艺参数的方式，使得工业产品工艺的稳定性获取了较好的保障。另一方面，工业生产顺序的调节与控制也是针对产品生产工艺予以优化的重要举措，譬如，在相关零件的生产中应用铣压数控机床，与传统所采用的手工铣压机床相对比，针对整料坯材质和体积的控制，锻件应用模具相应的更换会更加便利，且具有一定的灵活性，于工业产品的大批量生产与相关产品生产线的调节和改进。

3.2 生产环境的控制

工业生产环境的监控及调节也是PLC工业生产应用中一个重要的方面。众多行业的产品生产加工中，环境因素都是对产品质量及其工艺稳定性造成影响较大的因素。比如，粮食和酒精工业生产过程中，需要对发酵的湿度、温度和酸碱度进行严格控制，以加大产能，形成对产品质量的有效控制。可见，利用PLC进行有效监控与环境的调节是工业生产中十分重要的一个环节。另外，PLC对于工业生产环境的控制在生产安全方面同样存在着非凡的意义。利用相关传感器装置针对空气成分和温度等相关信息加以获取，并做出相应的分析及调整，能够合理规避一些火灾安全隐患，给工业生产的安全性提供了有力保障[3]。

3.3 产品质量的控制

工业生产产品质量的控制也是PLC控制中十分重要的一项工作。就实际操作层面来讲，PLC控制是利用针对工业生产加工中相关信息的监控实现对产品质量的有效控制。PLC在工业生产领域中的应用集合了具有较大兼容量的信息感知系统针对产品有关的参数信息实施采集、传送、对比、保存和残次品、劣质品等众多产品质量控制流程，而这正是PLC在自动化控制领域与过往采用机械加工生产方式突出的优势所在。利用对于工业产品生产中相关数据信息的收集，设计人员能够对产品本身的特征及其可能存在的各种缺陷具有更为充分地掌握，给后续的调整及改进提供了重要保障。

3.4 远程控制

以往工业生产中，在过程控制上，通常都是在生产基地的周围进行相关计算机设备的放置。然而对PLC技术加以应用，能够针对工业生产进行远程控制，工作人员无须保证在生产基地周边便可以保证对于工业生产过程的相应控制。这种远程操作模式的有效实现，同网络通信功能和接口间具有密切的关系。工作人员能够针对相应的计算机网络，采用远程技术予以访问，在生产控制系统中进行有效连接，这样在工业实际生产过程中出现问题时便能够得到及时有效的处理。

3.5 运动控制

应用部分相关机械设备实施工业生产加工处理操作时，通常都会涉及各种不同形式的物理运动，倘若零件在具体运动中出现一定的偏差，便会促使其尺寸及形状等方面和相应的要求之前产生偏差。但充分应用PLC技术，针对机械运动，可以采用脉冲量的控制方式，保障了机械生产加工中各种运动更加精准，给生产加工出零件的形状、尺寸符合产品要求提供了有力保障。

3.6 信息安全的控制

对于PLC系统以及系统中涉及的有关配套硬件和软件，在PLC设计之初便对工业生产产品相应信息安全方面的问题给予了充分地考虑。一方面，信息安全上的问题并不是仅局限于工业自动化控制领域，而恰恰是工业自动化领域中所面对的相关产品信息安全风险问题正是因为网络系统和信息化系统所产生的。要想确保远程监控、操作以及系统维护等相关功能的有效实现，系统中所集成的相应通信模块，便需要采用IPv4终端的模式，并且通过以太网串口通信协议，以使得系统和网络之间的双工数据信息交流能够高效地进行，以便有效避免协议簇漏洞被攻击者的非法使用，其中所包括的各种通信模块，不仅集成了一定的防火墙等技术功能，也需要针对部分并非必要的UDP/TCP端口加以关闭，针对所有必需的端口及其随机端口所对应的各种通信报文加以监听，同时予以相应检测，并采用双向鉴权加密的形式对其加以访问，倘若这一过程中检测出了畸形化的报文和非法进行访问的一些报文，这样的情况便会使得端口出现拥塞的问题，同时会将对应的访问员MAC地址在相应的黑名单中进行加入。利用这样的校验机制，势必会大幅强化PLC系统针对工业生产产品相关信息的保密强度[4]。

4 工业自动化控制领域中PLC技术的发展前景

4.1 功能性

依托于软件行业适应性代码的大量应用及其和电路、芯片等一些硬件的集成和模块设计，PLC在具体工业生产过程中，在对工业产能及产品零件相应功能扩容等问题加以面对时，能够更加方便地变更与调整PLC相应的控制顺序。另外，随着工业生产的日益发展，针对各种零件相应的精密度提出了更高的要求，此种状况下，PLC技术为也应顺应时代发展予以一定改进。本着确保信息化功能相关硬件设备有效实现的目的，PLC工业自动化领域相应发展速度也需要确保可以跟上电子信息产业的发展速度。

4.2 普及性

工业生产过程中有大量工作人员，要想确保工业产品质量，保证工业生产过程更加安全，应对PLC技术予以大力应用，而PLC技术要想获取较为普遍的应用，便需要加强工作人员的素质，使得PLC系统操作技术得以普及。换言之，要想确保工业自动化领域针对劳动力方面的需求得到良好实现，便应对PLC系统相应的专业性与可操作性提出一定要求，应逐渐朝向图像化、可视化等方面演进，保证PLC技术大众使用的广泛性。

4.3 兼容性

当前，PLC技术已然在众多行业的车间中获取了一定规模的应用，伴随信息化技术的不断进步与发展，PLC技术的应用必然也产生了更多新的观念。因为PLC技术的设计及其工作软件的系统也是以Windows操作平台为基础的，但这一软件环境也会对PLC的应用起到一定的限制作用。所以针对PLC技术和软件平台之间的兼容性也是今后发展的一个主要趋势。另外，因为工业中具有众多不同的门类，不相同的工业产品在设计和生产加工中，一些情况下需要跨行业予以实施，也有的需要跨地区予以相互配合，这样对PLC系统提出了一定要求，应保证可以和其他相关设计制造体系间实施良好的融合[5]。

5 结语

总而言之，工业生产加工中，PLC技术获取了比较广泛的应用，使得工业自动化生产持续性得到了良好保障，然而该项技术仍然具有较大发展前景，企业需要秉持“实事求是”的原则，结合本身的具体情况充分应用与发展PLC技术，针对PLC技术加以优化处理，引入一些高新技术型人才，针对PLC技术的源码加以完善，确保PLC技术可以较好地应用于工业生产加工中，这样可以为产品质量提供有力保障，并加强生产过程的安全性，促进企业的持续稳定发展。