周進(jìn)

摘 要：作為結(jié)合計(jì)算機(jī)管理、自動(dòng)化控制和通信技術(shù)的PLC控制技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用。進(jìn)入新世紀(jì)以來，PLC控制技術(shù)通過結(jié)構(gòu)模塊化更新，安全性能得到進(jìn)一步提升，不僅能為各種電氣自動(dòng)化設(shè)備開展控制服務(wù)，還能為具體控制提出一攬子優(yōu)化解決方案，受到應(yīng)用行業(yè)使用者的歡迎。本文通過對(duì)PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中遇到的問題和應(yīng)用情況進(jìn)行分析，結(jié)合技術(shù)發(fā)展的需要，提出了具有方向性的發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：PLC；電氣自動(dòng)化；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM571.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）11-0040-01

上世紀(jì)70年代以來，PLC技術(shù)作為結(jié)合計(jì)算機(jī)管理、自動(dòng)化控制和通信技術(shù)等學(xué)科的研究成果，成為新興的應(yīng)用技術(shù)。PLC技術(shù)在自動(dòng)化管理中具有的提供控制服務(wù)和多角度解決具體控制問題的功能，在工業(yè)行業(yè)得到了較為廣泛的應(yīng)用。進(jìn)入新世紀(jì)以來，在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)快速發(fā)展和社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)需求加大的背景下，PLC控制技術(shù)被寄予了更為嚴(yán)格和更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。為實(shí)現(xiàn)PLC技術(shù)的良性發(fā)展，需要研究人員結(jié)合應(yīng)用實(shí)際，圍繞控制管理的目標(biāo)，提出具有針對(duì)性的優(yōu)化改進(jìn)方案，以適應(yīng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)智能化、科學(xué)化發(fā)展的趨勢(shì)[1]。

1 PLC技術(shù)的構(gòu)建原理及體系優(yōu)勢(shì)

作為一種可以根據(jù)需要進(jìn)行編程的存儲(chǔ)器，PLC技術(shù)是用來解決內(nèi)部存儲(chǔ)問題的程序，在預(yù)設(shè)好的數(shù)學(xué)和電氣模型來進(jìn)行相關(guān)的邏輯計(jì)算、控制順序和定時(shí)算法結(jié)果的輸出后，用戶可以利用對(duì)這些功能的控制來操作各種機(jī)械或者是對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)設(shè)控制。PLC技術(shù)是一種程序編程技術(shù)，主要是通過控制繼電器以梯形圖來產(chǎn)生指令實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的編制。當(dāng)今PLC技術(shù)有箱體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)，不同的結(jié)構(gòu)應(yīng)用的場(chǎng)景有所不同。模塊式PLC是由內(nèi)存、電源、CPU和輸入輸出模塊組成，I/O模塊是一種根據(jù)電氣工程項(xiàng)目的使用需要進(jìn)行拓展的組成部分。箱體式PLC一般組成的部件有CPU、顯示器、內(nèi)存和電源等，根據(jù)應(yīng)用的需要，這些部件的技術(shù)參數(shù)會(huì)變化。PLC技術(shù)的突出特點(diǎn)是，組成部分都是基于總線式的開放狀態(tài)[2]。

PLC技術(shù)的應(yīng)用主要經(jīng)過采樣輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，執(zhí)行設(shè)定程序、輸出計(jì)算結(jié)果三個(gè)階段，只有這三個(gè)階段相互配合并全部完成，才能實(shí)現(xiàn)有效的應(yīng)用。在采集輸入數(shù)據(jù)信號(hào)階段，是利用一些掃描設(shè)備來對(duì)需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取后存儲(chǔ)在PLC控制器的映射控制單元內(nèi)。在此階段的重點(diǎn)是通過對(duì)采集到數(shù)據(jù)的不斷刷新來保證輸入數(shù)據(jù)和輸入狀態(tài)符合現(xiàn)實(shí)情況。同時(shí)，在執(zhí)行設(shè)定程序和輸出計(jì)算結(jié)果的接口，映射控制單元的數(shù)據(jù)都必須不發(fā)生變化，產(chǎn)生的時(shí)間差要在整個(gè)控制結(jié)束后才會(huì)進(jìn)行校正。在執(zhí)行設(shè)定程序階段，PCL控制器會(huì)自動(dòng)對(duì)用戶設(shè)定的程序掃描以保證程序的可使用性。在掃描用戶預(yù)設(shè)的程序時(shí)采用的是依據(jù)一定規(guī)則的順序和方法，從而保證程序計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。評(píng)估控制器是否按照預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是，把此階段的結(jié)果和采樣輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，在兩個(gè)數(shù)據(jù)相同時(shí)就能判定執(zhí)行了用戶設(shè)定的程序。輸出計(jì)算結(jié)果階段的作用是控制對(duì)應(yīng)的外部機(jī)械設(shè)施。三個(gè)階段循環(huán)執(zhí)行后才會(huì)結(jié)束整個(gè)PLC的應(yīng)用。

2 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)比較突出，主要是因?yàn)镻LC控制器具有較強(qiáng)的抗干擾能力和使用性能，小巧的體積便于安裝，維修成本不高。在功能上，PLC技術(shù)對(duì)邏輯能力、模擬控制能力和數(shù)據(jù)的處理上都具有簡(jiǎn)便、快捷的特點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用前景良好。要保證PLC技術(shù)的有效發(fā)揮，要在應(yīng)用中重點(diǎn)考慮4個(gè)方面的情況。一是要讓控制器處于合理的工作溫度下，一般在0到55度之間，要通過保溫和散熱等裝置來保證設(shè)備的正常工作。二是要嚴(yán)格控制85%的工作濕度，避免因?yàn)闈穸冗^大帶來的設(shè)備失靈等問題。三是注意控制PLC控制器的振動(dòng)，避免振動(dòng)帶來的零件損壞、設(shè)備功能缺失。四是要保證電源穩(wěn)定，要使用50Hz和220V的交流電，讓電線具有抗干擾能力。在輸入輸出端存在電壓差的情況下，增加直流穩(wěn)壓器等設(shè)備。

PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。第一是應(yīng)用于順序控制方面。應(yīng)用中采用的是分層結(jié)構(gòu)，在對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能需要進(jìn)行分析后，對(duì)遠(yuǎn)程控制部分進(jìn)行控制器的安裝，之后是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器的數(shù)據(jù)采集傳輸部分的應(yīng)用，最后是在計(jì)算機(jī)主機(jī)部分進(jìn)行KLC控制器結(jié)果的整體控制和操作。比如在發(fā)電廠的發(fā)電中使用PLC控制技術(shù)，是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)爐渣和飛灰的及時(shí)清理，以減少冗余時(shí)間的消耗，提高發(fā)電生產(chǎn)的工作效率。此時(shí)PLC控制技術(shù)的設(shè)計(jì)和使用結(jié)果，會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電廠的生產(chǎn)效率帶來影響，所以要通過對(duì)PLC控制技術(shù)的深入研究，結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)和使用來保證其在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的有效應(yīng)用。第二是應(yīng)用于開關(guān)量的控制方面。PLC技術(shù)在此方面主要是智能可編程的存儲(chǔ)器來替代傳統(tǒng)的虛擬繼電器的功能。此時(shí)PLC控制器要具有比虛擬繼電器更迅速的反應(yīng)速度，更為優(yōu)化的反應(yīng)時(shí)間，讓短路保護(hù)功能在第一時(shí)間發(fā)揮出來。PLC控制器的集成功能在開關(guān)量控制上具有很大的優(yōu)勢(shì)，主要就是體現(xiàn)對(duì)具體指令和功能的反應(yīng)時(shí)間短、執(zhí)行效率高上，也因此能為提高整體生產(chǎn)效率做出積極貢獻(xiàn)。

3 PLC技術(shù)未來的發(fā)展方向和應(yīng)用前景

傳統(tǒng)的PLC控制器存在著品牌之間無法兼容，硬件體系無法開放管理，很多功能無法拓展，編程語言的學(xué)習(xí)較為復(fù)雜和困難，核心技術(shù)被壟斷，成本過高，推廣使用有壓力等問題[3]。為解決這些突出的矛盾，未來PLC技術(shù)的發(fā)展方向是建立軟PLC技術(shù)。軟PLC技術(shù)就是把電腦作為PLC控制器的操作控制平臺(tái)，利用軟件來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PLC控制權(quán)的所有功能。軟PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：硬件是一個(gè)開放的體系，輸出輸出的端口和總線接口更為豐富，能和多種類型的硬件進(jìn)行對(duì)接，讓操作者可以自行選擇合適的硬件進(jìn)行軟PLC控制器的組裝。軟PLC技術(shù)打破了傳統(tǒng)PLC技術(shù)的指令只能固定無法修改的不足，能根據(jù)不同的應(yīng)用需要對(duì)多種控制指令和算法進(jìn)行自行嵌入。軟PLC技術(shù)在數(shù)據(jù)處理中，因?yàn)橐杂?jì)算機(jī)作為支撐，高速的CPU和巨大的內(nèi)存等計(jì)算機(jī)硬件，能夠讓數(shù)據(jù)處理的數(shù)量和速度得到提高。軟PLC技術(shù)還具有良好的網(wǎng)絡(luò)信息通訊功能，讓PLC控制器采集和計(jì)算的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)傳輸給企業(yè)的信息管理系統(tǒng)，為決策提供科學(xué)的參考依據(jù)?？偟膩碚f，軟PLC技術(shù)就是把傳統(tǒng)PLC控制器作為一個(gè)集成系統(tǒng)植入到計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，讓用戶在更加直觀、便捷的環(huán)境下使用，這樣的軟PLC技術(shù)具有計(jì)算機(jī)和PLC控制器所有的優(yōu)點(diǎn)。

目前國(guó)內(nèi)外的眾多公司都把軟PLC技術(shù)作為重點(diǎn)研發(fā)的方向，努力建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用體系[4]。要讓PLC技術(shù)得到更為良好的發(fā)展，還要關(guān)注幾個(gè)方面的問題。一是要解決系統(tǒng)的開放性問題。目前軟PLC技術(shù)都使用基于微軟的WINDOWS操作系統(tǒng)，這種系統(tǒng)本身的封閉性，讓很多配套的軟件無法得到有效的技術(shù)支持，成為PLC技術(shù)發(fā)展的技術(shù)阻礙。二是要解決系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。電腦雖然功能強(qiáng)大，但是在工業(yè)生產(chǎn)中安全穩(wěn)定性也非常重要，不能因?yàn)殡娔X硬件或者軟件的不穩(wěn)定影響到生產(chǎn)的運(yùn)行節(jié)奏和周期。三是要提高信息傳輸能力，要借助信息互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，讓控制軟件之間的協(xié)調(diào)工作能力更好。

4 結(jié)語

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中要加強(qiáng)對(duì)PLC技術(shù)的研究和探索，通過提高系統(tǒng)的開放性、可靠性和實(shí)時(shí)性，不斷提高自動(dòng)化系統(tǒng)的控制性能，讓PLC技術(shù)在石油化工、機(jī)械制造等眾多領(lǐng)域獲得更為廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

[1]胡俊.PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制中的運(yùn)用[J].智能城市，2017，（05）：113.

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[3]馬明月.PLC控制在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展[J].黑龍江科技信息，2016，（15）：66.

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