PLC可编程序控制器的发展及应用

PLC可编程序控制器的发展及应用

赵晶晶1宋红瑞2

甘肃稀土集团有限责任公司甘肃省730922

摘要：PLC是以微处理器为基础，结合了计算机技术、自动控制技术及通讯技术发展而来的一种新型的集成控制技术，其广泛应用于各行各业。它是通过运行事先编好的的程序，把从输入电路的物理过程得到的信号，转换为所需要的输出信号，进而再通过输出电路的物理过程来实现的自动控制技术。PLC从其问世到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从单一变复杂，实现了逻辑控制到数字控制的发展；其应用领域从窄到广，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、联锁控制及集散控制等各种任务的跨越。

关键词：PLC；可编程序控制器；原理；集成电路

可编程序控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC，其定义是：专门为在工业环境应用而设计的一种数字运算操作的电子系统。它采用一类可编程的存储器，用于存储用户程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数及算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟量输入，输出控制各种类型的设备或生产过程。随着科学技术的进步和可编程序控制器的不断发展，其功能也在不断增强，其定义也会发生变化。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制技术，在各行各业发挥着越来越大的作用。

一、PLC的组成

可编程控制器实质上是一种工业控制的专用控制器，其体系的实际组成与微机基本相同，一般由以下五个部分组成：

1．中央处理器CPU。进行逻辑和数学运算，控制整个体系，使之和谐地工作；

2．存储器。用于寄存体系的监控程序、用户程序、逻辑变量和一些其他信息；

3．接口电路。它是PLC与现场设备以及外围设备的联络通道，如输入／输出接口、键盘／显现接口、通讯接口和扩展接口等等；

4．输入，输出电路。输入电路用来对输入信号进行阻隔和电平变换；输出电路用来对PLC的输出成果进行放大和电平变换，驱动现场设备；

5．电源。包含体系电源、备用电源和掉电保护电源等。

二、PLC的工作原理

PLC首要用户依据自己控制要求编程好程序并输入到PLC的用户程序存储器中，PLC工作的时分，CPU对用户程序做周期性的循环扫描的方法来完结，在没有跳转指令的情况下，CPU即输入采样、用户程序履行和输出改写3个阶段。完结上述3个阶段称作一个扫描周期。在整个运转期间，PLC的CPU以必定的扫描速度重复履行上述3个阶段，一个循环周期所用时刻为：

T=（读入时刻*输入点数）+（运算速度*程序步数）+（输出时刻*输出点数）+自确诊时刻

在每次的扫描进程中，还要完结对输入信号的收集和对输出状况的改写等工作，成为可编程序控制器的实际输出。

三、PLC在工业自动化范畴中的使用

现在，PLC技术已在国内外被广泛运用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、轿车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各行各业，现在主要是用于以下几类：

（一）开关量逻辑控制

开关量逻辑控制替代传统的继电器电路，完结逻辑控制、次序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线控制。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

（二）工业进程控制

在工业生产进程周边，存在一些如温度、压力、流量、液位及速度等接连变化的量（即模拟量），PLC选用相应的A/D和D/A变换模块及各式各样的控制算法程序来处理模拟量，完结闭环控制。PID调理是一般闭环控制体系中用得较多的一种调理方法。进程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有十分广泛的运用。

（三）运动控制

PLC能够用于重复性圆周运动或直线运动的控制。一般运用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴方位控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

（四）数据处理

PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据变换、排序、查表、位操作等功用，能够完结数据的收集、剖析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制体系。

（五）通讯及联网

PLC通讯含PLC间的通讯及PLC与其它智能设备间的通讯。跟着工厂自动化网络的开展，现在的PLC都具有通讯接口，通讯十分便利。

（六）用于长途控制

长途控制是指对体系的长途部分的行为及其作用实施检测与控制。PLC有多种通讯接口，有很强的联网、通讯能力，并不断有新的联网模块与结构推出。所以PLC长途控制是很便利的。PLC与PLC可组成控制网。可通讯、交流数据、彼此操作。参加通讯的PLC可多达几十、几百个。网与网还可互连。这样，参加通讯的PLC就更多，甚至不受限制。PLC与智能传感器、智能履行装置（如变频器），也可连成设备网。也可通讯、交流数据、彼此操作。可连接成长途控制体系，体系范围面可大到几十、几百米或更远。这种长途控制，既提高了控制能力，又简化了硬件接线及保护。PLC于可编程终端也可联网、通讯。PLC的数据可在它上面显现，也可通过它向PLC写数据，使它成为人们操作PLC的界面。PLC可与计算机通讯，加进信息网。使用计算机强大的信息处理及信息显现功用，可完结计算机对控制体系的监控与数据收集SCADA。一起，还能够用计算机进行PLC编程、监控及办理。PLC还有以太网模块，可用其使PLC加入互联网。也可设置自己的网址和网页。有这样PLC控制的工厂，有人称之为通明工厂。在地球上任何可上网的计算机，只要权限允许，就可直接对其进行拜访。长途控制威力是无比的，可提高PLC的控制能力和控制范畴。在战役中长途控制对提高控制效益也是很明显的。总归，长途控制也已是PLC运用的重要方面。

四、PLC的特点

（一）可靠性高，抗干扰能力强

由于工业生产的环境条件远比通用计算机所处的环境差，因此要求PLC具有很强的抗干扰能力，并且应能在比较恶劣的运行环境中（如高温、过电压、强电磁干扰和高湿度等）长期可靠地运行。

（二）配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

（三）易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量、连续化的生产领域。

结束语：PLC的未来发展不仅取决于其产品本身的发展，还取决于PLC与其它控制系统和管理设备的集成情况。PLC通过网络，被集成到计算机集成制造（CIM）系统中，把他们的功能和资源与数控技术、机器人技术、CAD/CAM技术、个人计算机系统、管理信息系统以及分层软件系统结合起来，在工业化的未来发展中，将占据重要的地位。

参考文献

①崔亚军．可编程控制器原理及程序设计．北京：电子工业出版社。

②陈雨春，李景学．可编程控制器应用软件设计方法与技巧．北京：电子工业出版社。

③陈宇．可编程程序控制器基础及编程技巧：华南理工大学出版社。

④赵昌颖等．电力拖动基础．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社。