主頁 > 技術文（wén）章 > 試論PLC可編程（chéng）序控製器（qì）在電氣控製中應用 2024-10-17

試論PLC可編程序控製器（qì）在電（diàn）氣控製（zhì）中應用

摘要：隨著計算機技術、微電子技術（shù）以（yǐ）及數字化通信技術（shù）的（de）飛快發展，PLC可編程序控製器產品結合（hé）類計算機產業中最先進的技術手段以及電（diàn）氣自動化控製的重要（yào）理論，在其性能指標及（jí）功能上進一步完善並豐富，打（dǎ）破了傳（chuán）統的PLC概念，在電氣控製領域的發展範（fàn）圍越來越大。
　　PLC可編程序控製器主要以計算（suàn）機的微處理器為基礎，綜（zōng）合（hé）計算機的應（yīng）用（yòng）技術、通訊技術以及自動控（kòng）製技術（shù）而發展起來的一種通用控製（zhì）器。雖（suī）然PLC由較（jiào）為複（fù）雜的微處理器組成，但是在實際應用過程中，完全不必了解（jiě）微處理器的內部結構。最初，PLC還僅是作為繼電器接觸器控製係統的替代品，而自從進入電氣控製係（xì）統領域後，凸顯了其獨有的優越性，以其（qí）自身強大的抗幹擾能力、自診斷功能等，提高（gāo）了電氣控製係統的可靠（kào）性，基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（hòu）可（kě）長期（qī）安（ān）全可靠地運行。本文將對PLC的特點（diǎn）、基本工作過程（chéng）、在電氣控製中的應用等問題進（jìn）行分析與闡述。
1、可編程序控製器（PLC）的特點：
　　1.1 體積小（xiǎo）、重量輕
　　超小型的PLC底部尺寸＜100mm，重量＜150g，其功耗僅為數瓦。由於其體積小，很容（róng）易裝入機械中，便於機電一體化的實現。
　　1.2 實用（yòng）性普遍
　　PLC可適用於各種規模的電氣（qì）控製場合，除了（le）基本的（de）邏輯處理功（gōng）能之外，當前（qián）大多PLC具有數據運算（suàn）能力，並可應用於數字控製領域中。近年來，PLC的功能日益完（wán）善，PLC的應用已經（jīng）普遍到溫度控製、位（wèi）置控（kòng）製及CNC等多個控製領域。
　　1.3 抗幹擾能力（lì）強
　　由於PLC采用了現（xiàn）代化的大規模集成電（diàn）路技術，在（zài）內部電路、生產工藝等方麵均采取先進（jìn）的抗幹擾處理技術，具有較高的可靠性。另（lìng）外，PLC還自備硬件故（gù）障（zhàng）自動檢測功能，一旦出現故障即可發出警（jǐng）報。在軟件應用中，應用（yòng）者（zhě）還可編入（rù）外圍器件的自診斷故障程序，讓係統中出了PLC之外的電路與設備（bèi）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（xiàng）企業的工控設備，具（jù）有接口容易、編程語言易於被工程技術人員接受並理解等特點，尤其圖形符號及梯形圖語言、表達（dá）方式等與（yǔ）繼電器電路圖（tú）基本類似（sì），隻需通過PLC的（de）少量（liàng）開關量邏輯控製指令就能熟練實現在電氣（qì）控製中的應用。
　　1.5 維護（hù）與改造方便
　　PLC通過存儲邏輯（jí）替代了接線邏輯，減（jiǎn）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（jiān），為後期維護提供了方便，同（tóng）時程序較易改變，可（kě）極快應用於生產過程的改變。
2、可編程序控（kòng）製（PLC）的基本工作（zuò）過程：
　　PLC可編程及相關外圍設備的設計原則應滿足“與工業控（kòng）製係統為一個整體、方便功能擴展”，所有的電氣控製係統的實現都是根據工藝要求，最終提高生產效率及產品質量。因此，在設計PLC控（kòng）製係（xì）統時（shí），應滿足被控對象（xiàng）的基本要求（qiú），並對實際工作（zuò）現場（chǎng）進行研究、收集資料，並實現設計人員與操作人員（yuán）的密切配合，共同擬定可操作方案，對可（kě）能潛在的（de）問題進行共（gòng）同分析、共同解決。並在滿足各方控製要求的前提下，考慮控製（zhì）係統的簡單性與經濟性，方便後期的（de）使用及維（wéi）修，並（bìng）確保電氣控製的安全性、穩定性。PLC在電氣控製（zhì）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（zhì）下，按照順序對輸（shū）入點進行掃（sǎo）描，並讀（dú）取（qǔ）輸入點的狀態。
　　（2）程序的（de）執行：對用戶程序中的指令（lìng）按順序掃描，並根據輸入（rù）的狀態及指令進（jìn）行邏輯性運算。
　　（3）控（kòng）製信號的輸出：根（gēn）據以上（shàng）邏輯運算的結果，輸出狀態寄存器向各個輸出點同時發出相應的（de）信號，以實現所需的邏輯控製功（gōng）能（néng）。
以上過程完成後，再重新開始，並反複執行，每執行一次即完（wán）成一個掃描周期。在實（shí）際應用時，很多機械設備的工作流程可分（fèn）為一係列不斷重複（fù）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（jī）器動作相對應，且程序的編製簡單、直觀，易於（yú）修改，減少了開發軟件的費用，並縮短軟件開（kāi）發周期。
3、可編程（chéng）可編程序控製器在電（diàn）氣控製中的應用：
　　3.1 開關量邏輯的控製
　　這是PLC控製技術中最基本、最廣泛的（de）應用領（lǐng）域。替代了傳（chuán）統的繼電（diàn）器電路，並同時實現（xiàn）順序控製及邏（luó）輯控製，既適用於單台設備的控製，也可（kě）以應用於自動化（huà）流水線中，如生產線、組合機床（chuáng）、磨床、鏜（táng）床和龍門刨床等。
　　3.2 控製模擬量
　　在實際工業（yè）生產過程中，會出現很（hěn）多連續變化的物（wù）理量，如溫度、速度、流量、液位、壓力等模擬量。這些模擬量可通過數字量之間D/A轉換和A/D轉換得以實現，確保編程器對模擬量實現處（chù）理。
　　3.3 集中式控（kòng）製係統
　　集中式控製係統主要采（cǎi）用一台功能較強大的PLC監視係統、對多個設備進（jìn）行控製，已形成“中央集中（zhōng）式”的計算機控製體係。在該項係統中，每個設備之間的連鎖（suǒ）、聯絡關係以（yǐ）及運行順序（xù）等都由中央PLC來統一完成。可見，集中式控製係統比單機控製係統的（de）成本低，更經濟（jì）實惠。但如果其中一（yī）個控製對象的程序（xù）需要做出改變，就要停止中央PLC的控製，同時其他控製對象也隨（suí）之停止運行（háng）。
　　3.4 分散控製係統（tǒng）
　　在分散控製係統中，每（měi）一個控製對象都需要設置一台PLC，每台PLC之間能通過信號的傳遞而產（chǎn）生內部響應、發令或連鎖等，或者可由（yóu）上位機通過數據通信總線完成通信任務。分散控製係統（tǒng）中（zhōng）采取多台機械生產線控製的（de）方式（shì），每條生產線之間都有數（shù）據相（xiàng）連接，由於每個控（kòng）製對象都是由自（zì）身的（de）PLC來控製，所以如果（guǒ）某台PLC運行停（tíng）止，對其他PLC不會產生影響。隨著技術的不斷進步，目前（qián）可由PLC承擔底層的控製任務，通過網（wǎng）絡連接，將（jiāng）PLC和過程控製二者結合。
　　3.5 運動控製
　　PLC能夠對圓周運動或者（zhě）直線運動進行控製。在控製機構的配置中，過去進行的為（wéi）直接應用於傳感（gǎn）器及執行機構中，而現在則可以采取專用的運動控製模塊。例如多軸位置的控（kòng）製（zhì）模塊、伺服電機（jī）其單軸、可驅動步進電（diàn）機等，PLC可（kě）廣泛應用於機（jī）器人、機械、電梯、機床等多種場合。
　　3.6 數據處理的應用
　　PLC可編程在數據處理過程中，具備數據傳送、數據轉換（huàn）、數學運算、查（chá）表、排序及操作等（děng）功能，並完成對數據（jù）的采集、分析與處理。這些數據可以與存儲於（yú）存儲器中的數據同時具備參考價值，並完（wán）成（chéng）控（kòng）製操（cāo）作。另外（wài），這些（xiē）數據也可以通過通信功能的實現而傳輸到智能裝置中，或（huò）者打印成表。目前（qián）數據處理多應用於大型控（kòng）製係統中，如過程控製係統、柔性製造係統等。

試論PLC可編程序控製器（qì）在電（diàn）氣控製（zhì）中應用

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