XIAOZHONGMING

摘 要】随着科技的发展，工业自动化水平越来越高，PLC 在工业生产中的应用也越来越广泛，成为当代工业自动化最重要的技术之一。本文对工业自动化技术进行了简单的概述，分析了 PLC 技术在工业自动化控制中的应用。


    【关键词】PLC  工业自动化 应用


    PLC 的中文全称是可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行面向用户的逻辑运算、计数、定时以及算术操作、顺序控制等指令，并通过模拟式或数字的输入以及输出来控制机械以及生产过程。PLC 以其强大的可靠性和抗干扰技术为车间和工厂提供了极大的帮助，成为工业自动化控制领域的重要组成部分。


    1 PLC 概述


    1.1 基本结构


    PLC的结构与计算机相似，由6部分构成，分别是：CPU （中央处理器）、存储器、功能模块、电源、通信模块以及输入输出接口电路。


    1.2 工作阶段


    PLC 投入使用后，其工作过程分为 3 个阶段。第一阶段是输入采样阶段，第二阶段是用户程序执行阶段，第三阶段是输出刷新阶段。


    1.3 功能特点


    PLC 在使用过程中表现出以下优点：


    （1）使用方便，编程简单。使用时只需要编写计算机一侧的程序，就可以实现 PLC 的自动接受和发送，采用简单的编程语言，不需要计算机知识，厂家还可在线修改程序，改变控制方案不需要拆除硬件。


    （2）功能强大，性价比高。一台 PLC 机器有上千个程序可供用户使用，功能比较强大，与同类系统相比，性价比高。可以通过联网实现分散控制和集中管理。PLC 产品已经标准化，有各种齐全的硬件装置供客户选择，用户能灵活方便的进行系统配置，组成功能不同功能的系统，适应不同客户的需要。


    （3）可靠性高，抗干扰能力强。传统的继电器由于使用量多导致触点接触不良，很容易出现故障。PLC 用软件代替了大量的时间继电器和中间继电器，剩下少量重要元件，接线减少，可靠性大大提高。而且采取了一系列的抗干扰措施，使用了一些抗干扰的硬件，抗干扰能力强大，较少发生故障，是比较可靠的工业控制设备。


    （4）维修方便。PLC 发生故障的频率很低，而且本身具备自我诊断和显示功能，在发生故障时可以通过编程器提供的信息快速找到原因，通过更换模块迅速排除故障。


    2 PLC 在工业自动化控制中的应用


    （1）开关量控制。PLC 的持续发展，使软件虚拟逐渐取代了传统的继电器线路，既可以分散控制一台设备，也可以集中控制所有的设备，避免由于系统线路复杂带来的问题，形成高效的控制系统。


    （2）位置控制。在工业生产中，机床的搬运定位、主轴精确分度控制、利用机器人位移都需要通过位置定位来实现。位置控制作为自动化控制的重点，是在控制步进电机发出脉冲信号时，根据信号反馈的位置进行精确的位移。


    （3）模拟量控制。PLC 对模拟量的有效控制，可以提高工业自动化控制系统的可靠性和准确性。PLC 装有配套的转换模块，它会对温度、压力、速度等不同的对象进行模拟和编程，将电流电压信号转换为数字信号，实现精确控制。


    （4）系统集中控制。PLC 能够进行自动化控制，另外还可以实现对系统的控制。可以对自身系统的故障进行诊断与显示。PLC 的系统监测功能表现在根据检测故障和逻辑错误的检测实现系统监控。工业生产的过程中，设备的运转以及停止都需要时间，PLC 可以启动定时器来进行检测。将定时器的输出信号作为运转和停止的标志，实现对系统的集中控制。


    （5）远程控制。远程控制是通过 PLC 的联网通信功能实现的。


    （6）电动机变频调速控制。要想控制电机的运转与调速就要共同使用 PLC 的指令以及变频器。在 PLC 和 PWM 之间加入电压平滑电路，再对 PWM 指令中 T 的值进行设定，控制运转速度。T 越大则转速越快。PWM 指令中输出的脉冲周期的大小对输出电源纹波产生影响。


    3 PLC 在工业自动化中需要注意的问题


    3.1 温度控制


    要发挥 PLC 的最大作用，必须对温度进行控制，将温度控制在合理的范围内。PLC 的工作温度有一定的范围限制，一般在 0°到 55°之间。在安装使用时要考虑到温度的问题。低于0°会影响机器的运转，超过 55°不利于机器的散热。要采用通风装置或者散热设备来使其工作温度得到下降。要保证 PLC 在合理的温度条件下进行工作。


    3.2 湿度控制


    要想保证电气的正常运行，就必须关注空气的湿度，将空气湿度控制在合理的范围内，避免空气中水含量过高。湿度过高会导致 PLC 元件的绝缘性受到影响，具体的说，要将空气湿度控制在 85% 以下。


    3.3 震动控制


    PLC 的正常运行对系统的防震系数有一定的要求，在进行安装时要远离高强振动的装置，在运行时，因为系统常常会进行一些精密的操作，因此要求有适当的防震设备。远离在系统承受范围以外的工作环境。


    3.4 空气因素


    工业环境中气体含量比较复杂，可能存在一些易燃气体和腐蚀性气体，会对 PLC 产生影响。要尽量避免在这种不利的条件下运行，如果只能在这种环境下运行，则应该将 PLC 安装在密闭条件较好的控制柜中，避免暴露在腐蚀性强的空气中，保证设备的正常运行。


    3.5 防干扰设计


    虽然 PLC 具有很强的抗干扰性，但是依然会受到一些干扰，如内部干扰、辐射干扰以及引线干扰。厂商在进行设计时，要考虑到元件与电路之间的电池辐射产生的内部干扰；引线干扰是由于信号线和电源传导的干扰；辐射干扰是由于生产环境中的电视辐射、通信网络辐射以及电器辐射。为了提高系统的稳定性，要进行合理的设计、安装以及布线等手段，对产生干扰的因素进行抑制，保证系统正常的运行。


    4 结语


    随着科技的进步，PLC 控制系统的应用更加广泛，各项技术指标也越来越完善，在工业自动化的地位也更加重要。在应用PLC技术时，要充分考虑温度、湿度、震动频率和空气的问题，进行合理的控制，保证 PLC 应用环境的良好。