主頁 > 技術文章 > 試論（lùn）可編程序控製器(PLC)在電氣控製中應用 2024-10-16

試論可編程序控製器(PLC)在電氣控製中應用

摘要：隨（suí）著計算機技（jì）術、微電子技術以及數字化通信技術的飛快發展，PLC可編程序控製器產品結合（hé）類計算機產（chǎn）業中最先進的技術手段以及電氣自動化控製的重（chóng）要理論，在其性能指標及功能（néng）上進一（yī）步完善並豐富，打破了傳統的PLC概念，在電氣控（kòng）製領域（yù）的發展（zhǎn）範圍越來越大。
　　PLC可編程序控製器主要以計算機的微處理器為基礎，綜合計算機的應用技術、通（tōng）訊技術以及（jí）自動控製技術而發展起來的一種通用控製器。雖然PLC由較為複雜的微處理器組成（chéng），但是在（zài）實際應（yīng）用過程中，完全不必了解微處理器的內（nèi）部結構。最（zuì）初（chū），PLC還僅是作為繼電器（qì）接觸器控製係統的替代品，而自從進入電氣控製係統領域（yù）後，凸顯了（le）其獨有的優越性，以其自身強大的抗幹擾能力、自診斷功能等，提高了（le）電氣（qì）控製係統的可靠性，基（jī）本解決了普通繼電器及接觸器中常見的故障問題，經過調試後可長期安全（quán）可靠地運（yùn）行。本文將對PLC的特點、基本工作過程、在（zài）電（diàn）氣控製中的應用（yòng）等問題（tí）進行分析與闡述。
1、可編程序控製（zhì）器（PLC）的特點：
　　1.1 體（tǐ）積小、重量輕
　　超小型的PLC底部尺寸＜100mm，重量＜150g，其功耗僅為數瓦。由（yóu）於其體積小，很容易裝（zhuāng）入機械中，便於機電一體化的實（shí）現。
　　1.2 實用性普遍
　　PLC可適用於各種規模的（de）電氣控製場合，除了基（jī）本的邏（luó）輯處理功能之外，當前大多PLC具有數據運算能力，並可應用於數字控（kòng）製領域中。近年來，PLC的功能日益完善（shàn），PLC的應用已經普遍（biàn）到溫度控製（zhì）、位置（zhì）控製（zhì）及CNC等多個控製領（lǐng）域。
　　1.3 抗幹擾能力強
　　由於（yú）PLC采用了現代化的大規模集成電（diàn）路技術（shù），在（zài）內部電路、生（shēng）產工藝等方麵均采取先進的抗幹擾處理技術，具有較高的可靠（kào）性。另外，PLC還自備硬件（jiàn）故障自動檢測（cè）功能，一旦出現故障（zhàng）即可發出警報。在軟（ruǎn）件（jiàn）應用（yòng）中，應用者還可編入外圍器件的自（zì）診斷（duàn）故障程序，讓係（xì）統中出了PLC之外的電路與（yǔ）設備也能獲得自我保護功能。
　　1.4 應用簡單、普遍
　　PLC作為直接麵向企業的工控設備，具有（yǒu）接口容易、編程語言易於被工程技術（shù）人員接受並（bìng）理解等特點，尤其圖形符號及梯形圖（tú）語（yǔ）言、表達方式等與繼電器電路圖基本類似，隻需通過（guò）PLC的少量（liàng）開關量邏輯控製指令就能熟練實現在電氣控製中的應用。
　　1.5 維護與改造方便
　　PLC通（tōng）過存儲邏（luó）輯替代了（le）接線邏輯，減少了控製設備外在的接線，極大減少了控製係統設計和建造的時間，為後期維護提供了方便，同時程（chéng）序較易改變，可極快應用於生產過程的改變。
2、PLC可編程序控製的基本工作過程
　　PLC及相關外圍設備的設計原則（zé）應滿（mǎn）足（zú）“與工業控製係統為一個整體、方便功能擴（kuò）展”，所有的電氣控製係（xì）統的實現都是根據工藝要求，最終提高生產效率及（jí）產品質量。因此（cǐ），在設計PLC控製係統時，應滿足被控對象的基本要求，並對實際工作現場進行研究、收集資（zī）料，並實現設（shè）計人員與操作人員（yuán）的密切配合，共同（tóng）擬定可（kě）操作方案，對可能潛在的問題進行共同分析、共同（tóng）解決。並在滿足各方（fāng）控製要求的前提（tí）下，考慮控製係統的（de）簡單性與經濟性，方便（biàn）後期的使用及維修，並確保電氣控製的安（ān）全性、穩定性。PLC在電氣（qì）控製中的基本工作過程為：
　　（1）現場信息的輸入：在係統軟件的控製下，按照順序對輸入點進行掃描，並讀取（qǔ）輸入點的（de）狀態。
　　（2）程序的執行：對用戶程序中的指令按順序掃（sǎo）描，並根據輸入（rù）的狀（zhuàng）態及指令進行邏輯性運算。
　　（3）控製（zhì）信號（hào）的輸出：根據以上邏輯運算的結果，輸出狀態寄存器向各個輸（shū）出點同時發出相應的信號，以實現所需的邏輯控製（zhì）功能。
以（yǐ）上過程完成後，再（zài）重（chóng）新開始，並反複執行，每執（zhí）行一（yī）次即完成一個掃描（miáo）周期。在實際應用時，很多機械設備的工作流程可分為一係列不斷重複的順序動作，而PLC的工作程序恰與其相似，因此PLC程序能很好地與機器動作相對應，且（qiě）程序的編製簡單、直觀，易於修改，減少（shǎo）了開發軟件的費用，並縮短軟（ruǎn）件開發周期（qī）。
3、PLC可編程序控製器在電氣控製（zhì）中（zhōng）的應用（yòng）
　　3.1 開關量邏輯的控製
　　這是PLC控製技（jì）術中最基本、最廣泛的應用（yòng）領域。替代了傳統的繼電器電（diàn）路，並同時實現順序控製及邏輯控製，既適用於單台設備的控（kòng）製，也可以應用於自動化流水線中，如生產線、組合機床（chuáng）、磨床、鏜床和龍門（mén）刨（páo）床等。
　　3.2 控製模擬量
　　在實際工業生（shēng）產過程中，會出現很多連續變化的物理量，如溫度、速度、流量、液位、壓力（lì）等模擬量。這些模擬量可通過數字量之間D/A轉（zhuǎn）換和A/D轉換得以實現，確保編（biān）程器對模擬量實現處理。
　　3.3 集中式控製係統
　　集中式控製係統主要采用一台功能較強大的PLC監視係統、對多個設備進（jìn）行控（kòng）製，已形成“中央集中式”的計算機（jī）控（kòng）製體係（xì）。在該項係統中，每個設備之間的連鎖、聯絡關係以及運行順序等都由中央（yāng）PLC來統（tǒng）一完（wán）成。可見，集中式控製係（xì）統比單機控製係統的成本（běn）低，更經濟實惠。但如果其中一個控製對象的程序需要做（zuò）出改變，就（jiù）要停止中央PLC的（de）控製，同時其他控製對象也（yě）隨之停止運行。
　　3.4 分（fèn）散控製係統
　　在分散控製係統中，每一個（gè）控製對象都需要設置一（yī）台PLC，每台PLC可編程之間（jiān）能通過信號的傳（chuán）遞（dì）而產生內部響（xiǎng）應、發令或連鎖等，或（huò）者可由上位機通過數（shù）據通信總（zǒng）線完成通信任務。分散控製係統（tǒng）中采取多台機械生產線控製的方式，每條生產線之間都有數據相連接，由（yóu）於每個（gè）控製對象都（dōu）是由自身的（de）PLC來控製，所以如果某台PLC運行停止（zhǐ），對其他PLC不會產（chǎn）生影響。隨著技術的不斷進步，目前可由PLC承擔底層的控製任務，通過網絡連接，將PLC和（hé）過程控製二者結合。
　　3.5 運動控製
　　PLC能夠對圓周運動或者直線運動進（jìn）行控製。在控製機（jī）構的配置中，過去進行的（de）為直接應用於傳感（gǎn）器（qì）及執行機構中，而（ér）現在則可以采取專（zhuān）用的運動控製模塊。例如多軸位置的控製模塊、伺服電機（jī）其單軸、可驅動步（bù）進電機（jī）等，PLC可廣泛應（yīng）用於機器人、機械、電（diàn）梯、機床等多種場合（hé）。
　　3.6 數據處理的應用
　　PLC在數據處理（lǐ）過程中，具備數據傳（chuán）送、數（shù）據轉換、數學運算、查表、排（pái）序（xù）及操作等（děng）功能，並完成對數（shù）據的采集、分析與處理。這些數據可以與存儲於存儲器中的數據同時具（jù）備參考價值，並完成（chéng）控製操作。另外（wài），這些數（shù）據也可以通過通信功能的實（shí）現而傳輸（shū）到智能裝置中，或（huò）者打印成表。目前數據處（chù）理多應用於大型控製係統中，如過程（chéng）控製係統、柔性製造（zào）係統等。
由上可見，在指定範（fàn）圍內，可編程序控製器以其高性能價格取勝，並憑（píng）借其適應性強、可（kě）靠性高、使用方便等突出（chū）特點在自動化控製領域廣泛應用。再加上PLC製造成本的（de）不斷下降（jiàng）、功能的不斷加強，已成為（wéi）工業企業的（de）首選設備（bèi）。

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