论文部分内容阅读
[摘要]作者阐述了PLC的特点、工业自动化控制中的应用和应用中存在的问题。
[关键字]PLC、控制、自动化。
【中图分类号】TN830.1
PLC是为了在工业环境下使用而设计的一种可编程逻辑控制器系统。其存储器采用了可编程序以实现在其内部存储进行运算、控制、记录等操作指令，并可以将存储内容通过数字或模拟量等形式进行输入或输出来控制工业生产過程。该种技术是计算机技术与继电接触控制技术相互结合的产物，其解决了传统控制系统内接线复杂、可靠性低耗能高以及灵活性较差等缺点，因此近年来被广泛应用于电气自动化中。
一. PLC 的特点
1.可靠性高，抗干扰能力强
自动化系统中所使用的各种类型PLC ，有的是集中安装在控制室，有的是分散安装在生产现场的各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，但PLC 是专门为工业生产环境而设计的控制装置，在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强的适应恶劣工业环境的能力，运行稳定，可靠性较高，因此，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。
2. 通用性强，控制程序可变，使用方便
PLC 品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC 的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC 除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。
3.功能强，适应面广
现代PLC 不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。
4. 易便易学，应用普遍
PLC 作为通用工业控制计算机， 是面向工矿企业的工控设备，接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受，梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近， 只用PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
5. 维护方便，容易改造
PLC 用存储逻辑代替接线逻辑， 大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序很容易实现改变生产过程。
6. 体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC 为例，品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，可实现机电一体化。
二. PLC 在工业自动化控制中的应用
1.开关量控制。
PLC 控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的；即时的、延时的；不需计数的，需要计数的；固定顺序的，随机工作等，都可进行。
2.模拟量控制：模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。在进行PID 运算前，必须将工程实际值标准化，即转换为无量钢相对值格式。在对模拟量进行PID 运算后，对输出生产的控制作用是在[0.0～1]范围的标准化值，为了能够驱动实际的驱动装置必须将其转换成工程实际值。PLC 进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A／D、D／A 单元。
3. 数字量控制：实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有数字量。如机床部件的位移，常以数字量表示。数字量的控制，有效的办法是NC，即数字控制技术。PLC 的输入电路，按外接电源的类型分，可以分为直流输入电路和交流输入电路；按PLC 输入模块公共端（COM 端）电流的流向分，可分为源输入电路和漏输入电路；按光耦发光二极管公共端的连接方式分，可分为共阳极和共阴极输入电路
4. 运动控制：机械的运动特性，为PLC 的控制提出了新的要
求，控制对象的直线运动或者圆周运动等情况下，PLC 可以利用对脉冲量的控制来实现机械的运动控制。脉冲控制的位移量很小，因此，PLC 运动控制的精确度也很高。
5.过程控制：它是指对温度、流量、压力等模拟量的闭环控制。作为工业控制方面的计算机，PLC能编制不同的控制算法程序，完成闭环控制。过程控制多应用于冶金、化工、热处理、锅炉等场合的控制。
6.远程控制利用PLC 的通信接口与联网模块的通信功能，可是实现PLC 的远程控制。控制方式主要有PLC 与PLC 控制网的远程互连控制，PLC 与智能终端的互连来实现的远程控制，还有PLC 与计算机终端、以太网的连接控制方式等等。
三．PLC 应用中存在的问题
PLC的正常运行是工业自动化生产流程的保障。尽管PLC 的使用非常简便，但对于工业生产的很多特种环境来讲，是会对PLC的工作产生一定影响的，从而妨碍工业生产的正常运行。
1．温度PLC 有自身的工作温度限制，温度上限为55℃，下限不低于0℃，因此在PLC 的安装过程中要充分考虑到散热性要求，并尽可能原理发热量大的电器元件，防止阳光直射。如果周围工作环境温度大于55℃时，还要考虑安装通风或制冷装置，来降低工作温度，从而保证PLC 工作的温度要求。
2． 湿度元器件的绝缘性能与环境中的水汽含量有关，湿度控制是PLC 元件稳定性的保证，要始终将湿度范围控制在85%以下。
3．震动PLC 对防震也有一定的要求，尽可能的远离强烈的震动装置，防止振动频率为10～55Hz 的频繁或连续振动，必要时可以采取减震措施来减轻震动带来的危害。
四．结语
在工业现场的自动控制问题中，有大量的数字量及模拟量的控制装置， 在工业现场中自动控制问题中，PLC已成为解决问题的最有效的工具之一，合理设计PLC控制系统，使之在自动控制中发挥最有效的功效。21世纪，PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。
[文献]黄干将，PLC在工业自动化控制领域中的应用及发展，价值工程 Value Engineering， 2010年24期
[关键字]PLC、控制、自动化。
【中图分类号】TN830.1
PLC是为了在工业环境下使用而设计的一种可编程逻辑控制器系统。其存储器采用了可编程序以实现在其内部存储进行运算、控制、记录等操作指令，并可以将存储内容通过数字或模拟量等形式进行输入或输出来控制工业生产過程。该种技术是计算机技术与继电接触控制技术相互结合的产物，其解决了传统控制系统内接线复杂、可靠性低耗能高以及灵活性较差等缺点，因此近年来被广泛应用于电气自动化中。
一. PLC 的特点
1.可靠性高，抗干扰能力强
自动化系统中所使用的各种类型PLC ，有的是集中安装在控制室，有的是分散安装在生产现场的各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，但PLC 是专门为工业生产环境而设计的控制装置，在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强的适应恶劣工业环境的能力，运行稳定，可靠性较高，因此，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。
2. 通用性强，控制程序可变，使用方便
PLC 品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC 的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC 除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。
3.功能强，适应面广
现代PLC 不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。
4. 易便易学，应用普遍
PLC 作为通用工业控制计算机， 是面向工矿企业的工控设备，接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受，梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近， 只用PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
5. 维护方便，容易改造
PLC 用存储逻辑代替接线逻辑， 大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序很容易实现改变生产过程。
6. 体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC 为例，品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，可实现机电一体化。
二. PLC 在工业自动化控制中的应用
1.开关量控制。
PLC 控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的；即时的、延时的；不需计数的，需要计数的；固定顺序的，随机工作等，都可进行。
2.模拟量控制：模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。在进行PID 运算前，必须将工程实际值标准化，即转换为无量钢相对值格式。在对模拟量进行PID 运算后，对输出生产的控制作用是在[0.0～1]范围的标准化值，为了能够驱动实际的驱动装置必须将其转换成工程实际值。PLC 进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A／D、D／A 单元。
3. 数字量控制：实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有数字量。如机床部件的位移，常以数字量表示。数字量的控制，有效的办法是NC，即数字控制技术。PLC 的输入电路，按外接电源的类型分，可以分为直流输入电路和交流输入电路；按PLC 输入模块公共端（COM 端）电流的流向分，可分为源输入电路和漏输入电路；按光耦发光二极管公共端的连接方式分，可分为共阳极和共阴极输入电路
4. 运动控制：机械的运动特性，为PLC 的控制提出了新的要
求，控制对象的直线运动或者圆周运动等情况下，PLC 可以利用对脉冲量的控制来实现机械的运动控制。脉冲控制的位移量很小，因此，PLC 运动控制的精确度也很高。
5.过程控制：它是指对温度、流量、压力等模拟量的闭环控制。作为工业控制方面的计算机，PLC能编制不同的控制算法程序，完成闭环控制。过程控制多应用于冶金、化工、热处理、锅炉等场合的控制。
6.远程控制利用PLC 的通信接口与联网模块的通信功能，可是实现PLC 的远程控制。控制方式主要有PLC 与PLC 控制网的远程互连控制，PLC 与智能终端的互连来实现的远程控制，还有PLC 与计算机终端、以太网的连接控制方式等等。
三．PLC 应用中存在的问题
PLC的正常运行是工业自动化生产流程的保障。尽管PLC 的使用非常简便，但对于工业生产的很多特种环境来讲，是会对PLC的工作产生一定影响的，从而妨碍工业生产的正常运行。
1．温度PLC 有自身的工作温度限制，温度上限为55℃，下限不低于0℃，因此在PLC 的安装过程中要充分考虑到散热性要求，并尽可能原理发热量大的电器元件，防止阳光直射。如果周围工作环境温度大于55℃时，还要考虑安装通风或制冷装置，来降低工作温度，从而保证PLC 工作的温度要求。
2． 湿度元器件的绝缘性能与环境中的水汽含量有关，湿度控制是PLC 元件稳定性的保证，要始终将湿度范围控制在85%以下。
3．震动PLC 对防震也有一定的要求，尽可能的远离强烈的震动装置，防止振动频率为10～55Hz 的频繁或连续振动，必要时可以采取减震措施来减轻震动带来的危害。
四．结语
在工业现场的自动控制问题中，有大量的数字量及模拟量的控制装置， 在工业现场中自动控制问题中，PLC已成为解决问题的最有效的工具之一，合理设计PLC控制系统，使之在自动控制中发挥最有效的功效。21世纪，PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。
[文献]黄干将，PLC在工业自动化控制领域中的应用及发展，价值工程 Value Engineering， 2010年24期