PLC 技術在工業自動化控制中的應用分析
2016-1-4 來源：山東祿禧新能源科技有限公司 作者：張建霞 王體君
【摘 要】隨著科技的發展，工業自動化水平越來越高，PLC 在工業生產中的應用也越來越廣泛，成為當代工業自動化最重要的技術之一。本文對工業自動化技術進行了簡單的概述，分析了 PLC 技術在工業自動化控制中的應用。
【關鍵詞】PLC 工業自動化 應用
PLC 的中文全稱是可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行面向用戶的邏輯運算、計數、定時以及算術操作、順序控制等指令，并通過模擬式或數字的輸入以及輸出來控制機械以及生產過程。PLC 以其強大的可靠性和抗干擾技術為車間和工廠提供了極大的幫助，成為工業自動化控制領域的重要組成部分。
1 PLC 概述
1.1 基本結構
PLC的結構與計算機相似，由6部分構成，分別是：CPU （中央處理器）、存儲器、功能模塊、電源、通信模塊以及輸入輸出接口電路。
1.2 工作階段
PLC 投入使用后，其工作過程分為 3 個階段。第一階段是輸入采樣階段，第二階段是用戶程序執行階段，第三階段是輸出刷新階段。
1.3 功能特點
PLC 在使用過程中表現出以下優點：
（1）使用方便，編程簡單。使用時只需要編寫計算機一側的程序，就可以實現 PLC 的自動接受和發送，采用簡單的編程語言，不需要計算機知識，廠家還可在線修改程序，改變控制方案不需要拆除硬件。
（2）功能強大，性價比高。一臺 PLC 機器有上千個程序可供用戶使用，功能比較強大，與同類系統相比，性價比高。可以通過聯網實現分散控制和集中管理。PLC 產品已經標準化，有各種齊全的硬件裝置供客戶選擇，用戶能靈活方便的進行系統配置，組成功能不同功能的系統，適應不同客戶的需要。
（3）可靠性高，抗干擾能力強。傳統的繼電器由于使用量多導致觸點接觸不良，很容易出現故障。PLC 用軟件代替了大量的時間繼電器和中間繼電器，剩下少量重要元件，接線減少，可靠性大大提高。而且采取了一系列的抗干擾措施，使用了一些抗干擾的硬件，抗干擾能力強大，較少發生故障，是比較可靠的工業控制設備。
（4）維修方便。PLC 發生故障的頻率很低，而且本身具備自我診斷和顯示功能，在發生故障時可以通過編程器提供的信息快速找到原因，通過更換模塊迅速排除故障。
2 PLC 在工業自動化控制中的應用
（1）開關量控制。PLC 的持續發展，使軟件虛擬逐漸取代了傳統的繼電器線路，既可以分散控制一臺設備，也可以集中控制所有的設備，避免由于系統線路復雜帶來的問題，形成高效的控制系統。
（2）位置控制。在工業生產中，機床的搬運定位、主軸精確分度控制、利用機器人位移都需要通過位置定位來實現。位置控制作為自動化控制的重點，是在控制步進電機發出脈沖信號時，根據信號反饋的位置進行精確的位移。
（3）模擬量控制。PLC 對模擬量的有效控制，可以提高工業自動化控制系統的可靠性和準確性。PLC 裝有配套的轉換模塊，它會對溫度、壓力、速度等不同的對象進行模擬和編程，將電流電壓信號轉換為數字信號，實現精確控制。
（4）系統集中控制。PLC 能夠進行自動化控制，另外還可以實現對系統的控制。可以對自身系統的故障進行診斷與顯示。PLC 的系統監測功能表現在根據檢測故障和邏輯錯誤的檢測實現系統監控。工業生產的過程中，設備的運轉以及停止都需要時間，PLC 可以啟動定時器來進行檢測。將定時器的輸出信號作為運轉和停止的標志，實現對系統的集中控制。
（5）遠程控制。遠程控制是通過 PLC 的聯網通信功能實現的。
（6）電動機變頻調速控制。要想控制電機的運轉與調速就要共同使用 PLC 的指令以及變頻器。在 PLC 和 PWM 之間加入電壓平滑電路，再對 PWM 指令中 T 的值進行設定，控制運轉速度。T 越大則轉速越快。PWM 指令中輸出的脈沖周期的大小對輸出電源紋波產生影響。
3 PLC 在工業自動化中需要注意的問題
3.1 溫度控制
要發揮 PLC 的最大作用，必須對溫度進行控制，將溫度控制在合理的范圍內。PLC 的工作溫度有一定的范圍限制，一般在 0°到 55°之間。在安裝使用時要考慮到溫度的問題。低于0°會影響機器的運轉，超過 55°不利于機器的散熱。要采用通風裝置或者散熱設備來使其工作溫度得到下降。要保證 PLC 在合理的溫度條件下進行工作。
3.2 濕度控制
要想保證電氣的正常運行，就必須關注空氣的濕度，將空氣濕度控制在合理的范圍內，避免空氣中水含量過高。濕度過高會導致 PLC 元件的絕緣性受到影響，具體的說，要將空氣濕度控制在 85% 以下。
3.3 震動控制
PLC 的正常運行對系統的防震系數有一定的要求，在進行安裝時要遠離高強振動的裝置，在運行時，因為系統常常會進行一些精密的操作，因此要求有適當的防震設備。遠離在系統承受范圍以外的工作環境。
3.4 空氣因素
工業環境中氣體含量比較復雜，可能存在一些易燃氣體和腐蝕性氣體，會對 PLC 產生影響。要盡量避免在這種不利的條件下運行，如果只能在這種環境下運行，則應該將 PLC 安裝在密閉條件較好的控制柜中，避免暴露在腐蝕性強的空氣中，保證設備的正常運行。
3.5 防干擾設計
雖然 PLC 具有很強的抗干擾性，但是依然會受到一些干擾，如內部干擾、輻射干擾以及引線干擾。廠商在進行設計時，要考慮到元件與電路之間的電池輻射產生的內部干擾；引線干擾是由于信號線和電源傳導的干擾；輻射干擾是由于生產環境中的電視輻射、通信網絡輻射以及電器輻射。為了提高系統的穩定性，要進行合理的設計、安裝以及布線等手段，對產生干擾的因素進行抑制，保證系統正常的運行。
4 結語
隨著科技的進步，PLC 控制系統的應用更加廣泛，各項技術指標也越來越完善，在工業自動化的地位也更加重要。在應用PLC技術時，要充分考慮溫度、濕度、震動頻率和空氣的問題，進行合理的控制，保證 PLC 應用環境的良好。
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