孟友 韓斌 冉剛 袁萬(wàn)鑫 車?yán)^強(qiáng)

摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)對(duì)PLC的組成原理和相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行分析，以及目前PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行研究，能夠充分反映出PLC技術(shù)正朝著自動(dòng)化、信息化、智能化的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PLC;工業(yè)自動(dòng)化;控制領(lǐng)域

隨著PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，與PLC相關(guān)的產(chǎn)品種類也變得越來(lái)越多。其型號(hào)、容量、性能以及指令系統(tǒng)會(huì)存在著差異性，使用的場(chǎng)合也大不相同，所以PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用也就顯得非常重要。為了能夠更好地適應(yīng)當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合自動(dòng)化和信息化的方向發(fā)展，必須注重PLC技術(shù)的研究，并且加強(qiáng)PLC技術(shù)的應(yīng)用，才能夠充分提高工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的水平。

1 PLC及其組成構(gòu)件

PLC早期稱作可編程序邏輯控制器，后面隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)控制裝置中使用了較小的微型處理器，其功能遠(yuǎn)超過(guò)邏輯控制器的范圍，所以現(xiàn)在的PLC稱作可編程控制器。PLC作為一種微型處理器，融合了自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等，在工業(yè)自動(dòng)化控制中有著非常重要的作用，PLC具有較強(qiáng)的抗干擾能力、性價(jià)比較高、適用性較小、重量輕安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，深受各領(lǐng)域及工程技術(shù)人員的歡迎?，F(xiàn)在工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱企業(yè)是PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)，從這里可以看出PLC技術(shù)已經(jīng)成為了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的主導(dǎo)力量。

PLC實(shí)際上是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)基本保持一致，其主要的組成構(gòu)件有：

（1）電源：PLC的電源為整個(gè)系統(tǒng)的工作提供電源，確保PLC各個(gè)模塊中的集成電路能夠?qū)崿F(xiàn)正常工作是整個(gè)系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)。

（2）中央處理單元：CPU是PLC控制中樞和核心部分，每一套PLC系統(tǒng)至少有一個(gè)中央處理單元，其主要的工作是進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著控制作用。

（3）存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器可以分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器，主要是用來(lái)存放系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中的監(jiān)控、用戶程序和邏輯變量以及其他相關(guān)信息等。

（4）輸入輸出接口電路：該模塊是PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輸入輸出的接口電路，在工作時(shí)可以按照輸入輸出接口電路的數(shù)量來(lái)確定模塊的規(guī)格，但是輸入輸出接口電路的數(shù)量受到PLC系統(tǒng)底板容量的限制。

（5）編程設(shè)備：編程設(shè)備主要是用來(lái)對(duì)PLC進(jìn)行開發(fā)、運(yùn)行、檢修維護(hù)的構(gòu)件，并不直接參與到整個(gè)系統(tǒng)的控制。

2 PLC的工作原理

2.1 輸入采樣階段

在該階段，PLC以掃描的方式對(duì)各個(gè)接口的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行有效讀入，并存儲(chǔ)到相應(yīng)的單元內(nèi)，在同一個(gè)掃描周期內(nèi)，單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)是保持不變的。所以如果對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行輸入時(shí)，則輸入的脈沖信號(hào)寬度必須大于掃描周期，才能夠確保輸入信號(hào)的讀入。

2.2 用戶程序執(zhí)行階段

作為PLC的一個(gè)掃描周期內(nèi)的第二階段，這是PLC是按照梯形圖的形式，從上而下依次對(duì)用戶程序進(jìn)行有效掃描，對(duì)每一個(gè)梯形圖又是按照從左到右、從上而下的順序，對(duì)各個(gè)觸點(diǎn)的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，之后按照運(yùn)算結(jié)果對(duì)輸出點(diǎn)的邏輯線圈進(jìn)行相應(yīng)儲(chǔ)存，然后再進(jìn)行刷新，因?yàn)椴扇〉氖菕呙杓夹g(shù)，所以在一個(gè)掃描周期內(nèi)只會(huì)對(duì)梯形圖下面的線圈或者數(shù)據(jù)起到作用，而排在上面的線圈或者數(shù)據(jù)只有在下一個(gè)掃描周期內(nèi)才會(huì)被刷新。

2.3 輸出刷新階段

輸出刷新階段是指PLC一個(gè)掃描周期后的最后階段，在該階段 CPU根據(jù)上一階段執(zhí)行完成以后，對(duì)各個(gè)模塊的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出鎖存并對(duì)電路進(jìn)行刷新，然后再驅(qū)動(dòng)輸出電路輸出到相應(yīng)的外設(shè)設(shè)備，這時(shí)才能完成一個(gè)PLC的控制周期。

3 PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

自從PLC技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中就有著非常重要的作用，以各式各樣的自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供了有效地控制應(yīng)用，PLC的主要作用是為工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域提供有效的解決方案已經(jīng)逐漸適應(yīng)了現(xiàn)代自動(dòng)化工業(yè)企業(yè)的需求。尤其是在計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展階段，工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域也發(fā)生了重大的改革，PLC所采用的經(jīng)營(yíng)技術(shù)能夠有效增強(qiáng)系統(tǒng)在使用過(guò)程中的開放性，也在不斷擴(kuò)大工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用。PLC主要融合了自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和制造技術(shù)，為我國(guó)工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化控制帶來(lái)了便利。

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)所采用的PLC功能變得更加強(qiáng)大和靈活， PLC作為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化企業(yè)中的重要組成部分，已經(jīng)在我國(guó)眾多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用工業(yè)自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，已經(jīng)離不開PLC系統(tǒng)的應(yīng)用，PLC的控制模式從簡(jiǎn)單的邏輯模式順序模式發(fā)展到復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)模式、信息控制模式，以及遠(yuǎn)程控制，已經(jīng)是逐漸適用于各行各業(yè)的發(fā)展。

（1）邏輯控制：該環(huán)節(jié)是PLC最為基本的應(yīng)用領(lǐng)域，逐漸取代傳統(tǒng)的繼電器，從而實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制，即可用于單獨(dú)設(shè)備的控制，也可用于多臺(tái)設(shè)備的同時(shí)控制，從而形成了自動(dòng)化流水線。

（2）運(yùn)動(dòng)控制： PLC控制脈沖做圓周運(yùn)動(dòng)或者直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)控制該控制對(duì)脈沖信號(hào)的位移量很小，因此 PLC的運(yùn)動(dòng)控制具有較高的準(zhǔn)確度。

（3）過(guò)程控制：該控制是對(duì)電流、電壓、溫度等模擬量進(jìn)行有效控制，從而使系統(tǒng)能夠按照相關(guān)要求進(jìn)行工作，該控制主要分為閉環(huán)控制和開環(huán)控制，對(duì)于大型的煉化企業(yè)有著非常重要的作用。

（4）信息控制：信息控制是利用PLC的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理功能，該控制意味著PLC能夠?qū)崿F(xiàn)信息轉(zhuǎn)換。

（5）遠(yuǎn)程控制：通過(guò)PLC的通信接口和互聯(lián)網(wǎng)模塊的通訊功能，從而實(shí)現(xiàn)了PLC的遠(yuǎn)程控制。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，工業(yè)自動(dòng)化的控制應(yīng)用必須要保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，在生產(chǎn)過(guò)程中不需要過(guò)多的人員參與，而保證產(chǎn)品的質(zhì)量是通過(guò)在線質(zhì)量檢測(cè)儀器來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品的，合格的應(yīng)用能夠提供準(zhǔn)確的測(cè)量值和檢測(cè)狀態(tài)。PLC長(zhǎng)期以來(lái)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域控制中有著非常重要的地位，因此PLC所具有的優(yōu)勢(shì)對(duì)工業(yè)企業(yè)的發(fā)展是非常重要的。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭晨;劉小洋;劉力源;.PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019：89.

[2]郭杰.PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展[J].《山東工業(yè)技術(shù)》，2016：30-30.

[3]王洪有.PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用探究[J].工業(yè)A，2016：241.