王瑩　王巖

摘 要：文章簡要概述了PLC控制技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展，闡明了PLC發(fā)展現(xiàn)狀，提出了PLC現(xiàn)階段的實際應(yīng)用，指出了PLC的未來發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：PLC；自動化；應(yīng)用前景

1 PLC控制技術(shù)

PLC是為了能夠在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中使用專門設(shè)計的運(yùn)算系統(tǒng)，它的實質(zhì)就是把計算機(jī)、自動控制和通訊等方面技術(shù)有機(jī)融為一體，是當(dāng)代自動化技術(shù)的核心部件，它具有的優(yōu)點是：可靠性能高、組合起來靈活、抗干擾能力強(qiáng)、維修起來方便、編程簡單等。伴隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷向前發(fā)展，PLC技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為自動化技術(shù)領(lǐng)域的三大支柱之一。

2 PLC的發(fā)展現(xiàn)狀

PLC技術(shù)雖然被發(fā)明的時間不是很長，但是伴隨著微處理器、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)快速發(fā)展，PLC技術(shù)也得到了發(fā)展空間，其發(fā)展過程可分如下三個階段。

第一階段是指上世紀(jì)60年代末至70年代中期，行業(yè)中將此時的 PLC稱作可編程邏輯控制器，其作用等同于繼電器控制裝置，一般情況下只能夠完成簡單的單一工序的自動控制。其在硬件配置方面，PLC為了適應(yīng)現(xiàn)場條件的需求在I/O接口上作了改進(jìn)。它的設(shè)備中使用的元器件以中小規(guī)模集成電路和分立元件為主，采用磁芯存儲器技術(shù)，配合相應(yīng)措施，提高了設(shè)備的抗干擾能力。其在軟件配置方面，PLC的邏輯編程語言采用梯形圖。早期的PLC的性能要比優(yōu)于繼電器的性能，它的具體優(yōu)點包括：操作簡單易懂、設(shè)備體積小、便于安裝、消耗能低、能重復(fù)使用、有故障指使等。

第二階段是指上世紀(jì)70年代中期至80年代中后期，在此階段微處理器應(yīng)用于PLC并使之產(chǎn)生了很大的變化。美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家的廠家先后以微處理器作為PLC的CPU，極大地增強(qiáng)了PLC的工作性能。在硬件方面，PLC增加了遠(yuǎn)程I/0模塊、模擬量模塊以及其他各種特殊功能模塊，并且使存儲器的擴(kuò)容，此外還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，這些改變都促使PLC應(yīng)用范圍變得更寬泛。在軟件方面，PLC增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。

第三階段是指上世紀(jì)80年代中后期至今，在這個階段超大規(guī)模集成電路獲得了快速的發(fā)展。各制造廠商分別研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，促使PLC在軟件和硬件方面的功能都得到很大提高。進(jìn)入21世紀(jì)以后，PLC的硬件和軟件系統(tǒng)向著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，從而能夠更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，降低了各個環(huán)節(jié)的成本，進(jìn)而增強(qiáng)了產(chǎn)品的競爭力。

3 PLC的實際應(yīng)用

PLC的實際應(yīng)用范圍比較廣泛，包括：機(jī)床、機(jī)械、控制與裝置儀、汽車、過程控制、倉庫、環(huán)保以及文化娛樂控制、設(shè)備制造等諸多行業(yè)。統(tǒng)計表明PLC的應(yīng)用中，機(jī)械控制占88%，量控制占28%，運(yùn)動控制占41%，過程控制占59%，批自診斷占19%。

3.1 工業(yè)過程控制

工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中參數(shù)變化規(guī)律是不同的，有些是非連續(xù)變化量，有些是連續(xù)變化量，連續(xù)變化量包括溫度、壓力、流量、液位、速度等參數(shù)。PLC運(yùn)用合理的轉(zhuǎn)換模塊控制算法程序把模擬量進(jìn)行處理，從而使閉環(huán)控制得以完成。PID調(diào)節(jié)是一種優(yōu)越的調(diào)節(jié)方式，適合應(yīng)用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，在電廠鍋爐系統(tǒng)控制、熱處理工藝、化工和冶金等工作環(huán)境均有廣泛的應(yīng)用。

3.2 開關(guān)量邏輯控制

PLC技術(shù)的這種應(yīng)用取代了傳統(tǒng)的繼電器電路，是最基本并且廣泛的應(yīng)用，它完成了邏輯控制和順序控制，采用這項技術(shù)既能用來完成單臺設(shè)備的控制，還能完成多機(jī)群控和自動化流水線控制。具體表現(xiàn)在對組合機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)、包裝線、訂書機(jī)械、電鍍流水線等控制。

3.3 數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及轉(zhuǎn)換、查表及排序、位操作等高級功能，工藝過程中能夠完成對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理等過程。將這些數(shù)據(jù)和存儲器中的預(yù)設(shè)參考值作進(jìn)行比較，來完成相應(yīng)的控制。這項功能比較適合應(yīng)用于大型的控制系統(tǒng)之中，比如食品工業(yè)、冶金等方面。

3.4 運(yùn)動控制

PLC可以實現(xiàn)對直線運(yùn)動或者圓周運(yùn)動進(jìn)行控制。在配置方面，PLC可以直接應(yīng)用在開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可以使用專用的運(yùn)動控制模塊。各國的主流的PLC廠商的產(chǎn)品都具有此項功能，并且在機(jī)械、機(jī)床、電梯等環(huán)境有很廣泛的應(yīng)用。

3.5 通信及聯(lián)網(wǎng)

PLC通信技術(shù)包括各PLC之間進(jìn)行的通信和PLC與其它智能設(shè)備之間的進(jìn)行的通信兩方面內(nèi)容。伴隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)獲得了迅速發(fā)展，各個PLC生產(chǎn)廠商都相繼推出了各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使通信變得非常方便。

4 PLC的應(yīng)用前景

4.1 人機(jī)界面更加友好

PLC制造廠商通過軟件企業(yè)進(jìn)行收購或者聯(lián)合現(xiàn)有的具備實力的軟件企業(yè)或者干脆發(fā)展自身的軟件產(chǎn)業(yè)，這些動作提高了制造廠商在軟件方面的技術(shù)水平，擁有與廠商相對應(yīng)的開發(fā)平臺和組態(tài)軟件，可以使廠商將軟件方面和硬件方面有機(jī)的進(jìn)行結(jié)合，將PLC系統(tǒng)的性能提高，降低用戶維護(hù)的成本，從而形成更好的人機(jī)友好控制系統(tǒng)。

4.2 開放性和互操作性將獲得發(fā)展

PLC在其自身的發(fā)展過程中，各個制造廠商為了能夠達(dá)到壟斷市場和擴(kuò)大市場的目的，打破原有格局，都不斷發(fā)展各自的標(biāo)準(zhǔn)，這一惡性競爭導(dǎo)致產(chǎn)品兼容性很差，這樣給用戶在使用上帶來了困難，增加了設(shè)備維護(hù)的成本。廠商已經(jīng)認(rèn)識到開放是發(fā)展PLC的趨勢，基于大家的共識，相互之間出現(xiàn)了妥協(xié)，進(jìn)而形成了妥協(xié)與競爭交互過程的局面，而且這樣的過程在未來還將持續(xù)。雖然PLC在系統(tǒng)還存在兼容性的問題，但是以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行開發(fā)，更能夠適應(yīng)市場，給用戶帶來方便。

4.3 網(wǎng)絡(luò)通訊能力逐漸加強(qiáng)

PLC生產(chǎn)廠商在原有的CPU模板上提供物理層接口的基礎(chǔ)上，漸漸增加其他類型的通訊接口，并且能夠提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。近期由于數(shù)據(jù)通訊技術(shù)得到了快速的發(fā)展，使得用戶產(chǎn)生了強(qiáng)烈的開放性，現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)兩項技術(shù)也獲得了同步發(fā)展。

4.4 PLC功能進(jìn)一步加強(qiáng)

PLC在應(yīng)用上范圍越來越廣。它的網(wǎng)絡(luò)通訊能力、計算速度、內(nèi)存容量、模擬量處理控制能力、運(yùn)算能力均有提高，并不局限在狹小的簡單邏輯控制應(yīng)用方面，在過程控制方面應(yīng)用越來越廣泛，目前已經(jīng)有很多應(yīng)用用于取代DCS控制系統(tǒng)，使控制成本大為降低。

4.5 品種多樣化發(fā)展

當(dāng)前中小型的PLC產(chǎn)品比較多，為能夠更好適應(yīng)市場的需要，PLC要向品種多樣化的方向發(fā)展，具體是向超大型PLC和超小型PLC兩個方向發(fā)展。

4.6 編程語言向高級化、多樣化發(fā)展

伴隨著PLC系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的不斷發(fā)展，PLC的編程采用的語言也在朝著高級化和多樣化方向發(fā)展。當(dāng)前，中小型的PLC采用的編程語言趨向于使用梯形圖語言。部分PLC開始采用類似于BASIC、C語言等高級語言。

5 結(jié)束語

PLC具有可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低、速度快、功能強(qiáng)等優(yōu)點，所以在未來的工業(yè)自動化領(lǐng)域PLC將發(fā)揮重要作用，推動整個工業(yè)領(lǐng)域向前發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]周永坤.淺析PLC的應(yīng)用及前景[J].科技資訊，2005.

[2]陳忠華.可編程序控制器與工業(yè)自動化系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3]劉衛(wèi)平.PLC的發(fā)展及應(yīng)用前景[J].機(jī)械管理開發(fā)，2009.

[4]陳延奎.淺談PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法[J].中國科技信息，2009.

作者簡介：王瑩（1985-），女，現(xiàn)工作于阜新華通管道有限公司，于2007年畢業(yè)于沈陽大學(xué)，機(jī)械設(shè)計自動化及其工藝專業(yè)，助理工程師。