浅析ＰＬＣ的应用与发展

摘要:可编程序控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC,是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。长期以来,PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。当今科学技术突飞猛进, PLC的应用以及其未来发展前景又是怎样,作者主要从这两方面进行了分析。

关键词:可编程序控制器;微处理器;工业自动化

自从1969年美国DEC公司研制出世界上第一台可编程控制以来,经过三十多年来的发展与实践,其功能和性能已经有了很大的提高,从当初用于逻辑控制和顺序控制领域扩展到运动控制和过程实践领域。可编程逻辑控制器(PLC)也称为可编程控制器,由于个人计算机也简称PC,为了避免混淆,可编程控制器仍被称为PLC。

目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。

1 控制开关量

PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数,少的十几点、几十点,多的可到几百、几千,甚至几万点。由于它能联网,点数几乎不受限制,不管多少点都能控制。所控制的逻辑问题可以是多种多样的:组合的、时序的;即时的、延时的;不需计数的,需要计数的;固定顺序的,随机工作的;等等,都可进行。

2 控制模拟量

模拟量,如电流、电压、温度、压力等等,它的大小是连续变化的。工业生产,特别是连续型生产过程,常要对这些物理量进行控制。在进行PID运算前,必须将工程实际值标准化,即转换为无量钢相对值格式。在对模拟量进行PID运算后,对输出生产的控制作用是在[0.0～1]范围的标准化值,为了能够驱动实际的驱动装置必须将其转换成工程实际值。 PLC进行模拟量控制,要配置有模拟量与数字量相互转换的A/D、D/A单元。

3 控制数字量

实际的物理量,除了开关量、模拟量,还有数字量。如机床部件的位移,常以数字量表示。数字量的控制,有效的办法是NC,即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及,并也很完善。目前,先进国家的金属切削机床,数控化的比率已超过40%～80%,有的甚至更高。

PLC的输入电路,按外接电源的类型分,可以分为直流输入电路和交流输入电路;按PLC输入模块公共端(COM端)电流的流向分,可分为源输入电路和漏输入电路;按光耦发光二极管公共端的连接方式分,可分为共阳极和共阴极输入电路。

4 数据采集

随着PLC技术的发展,其数据存储区越来越大。如OMRON公司的PLC,前期产品C60P的DM区仅64个字,而后来的C60H达到1000个字;到了CQMI可多达6000个字。这样庞大的数据存储区,可以存储大量数据。

数据采集可以用计数器,累计记录采集到的脉冲数,并定时地转存到DM区中去。数据采集也可用A/D单元,当模拟量转换成数字量后,再定时地转存到DM区中去。PLC还可配置上小型打印机,定期把DM区的数据打出来。

5 进行监控

PLC自检信号很多,内部器件也很多,多数使用者未充分发挥其作用。其实,完全可利用它进行PLC自身工作的监控,或对控制对象进行监控。

对一个复杂的控制系统,特别是自动控制系统,监控以至进一步能自诊断是非常必要的。它可减少系统的故障,出了故障也好查找,可提高累计平均无故障运行时间,降低故障修复时间,提高系统的可靠性。

6 联网、通讯

PLC联网、通讯能力很强,不断有新的联网的结构推出。

PLC可与个人计算机相连接进行通讯,可用计算机参与编程及对PLC进行控制的管理,使PLC用起来更方便。为了充分发挥计算机的作用,可實行一台计算机控制与管理多台PLC,多的可达32台。也可一台PLC与两台或更多的计算机通讯,交换信息,以实现多地对PLC控制系统的监控。

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。 plc在向微型化、网络化、开放性方向发展。

1微型化

微型可编程序控制器异军突起,体积如手掌大小,功能可覆盖单体设备及整个车间的控制功能,并具备联网功能,这种微型化的可编程序控制器使得控制系统可将触角延伸到工厂的各个角落。随着世界经济一体化进程的加快,在技术发展的同时,发达国家更加注重了对可编程序控制器的知识产权的保护,国际大型可编程序控制器制造商纷纷加入了可编程序控制器的国际标准化组织,他们利用许多技术标准建立了符合他们经济利益的技术保护壁垒。

2网络化

现在各种PLC都在发展自己的网络,一般从结构上有两种,一种在PLC模块上做了一个通信输出口,可以直接与计算机联接实现点对点通信(RS232联接);另一种是通过多点联接(RS485联接),这适用于多层PLC。这方面,西门子的产品具有代表性,它具有自己的Profibus协议的网络标准,现在已经被世界上绝大多数国家接受,几乎已经成为国际标准,获得广泛的应用。目前网络是一个发展趋势。网络的控制中心一般有两台计算机,通过电缆与现场的PLC站相连,每个站就放在被控设备的附近,从设备到PLC站之间的电缆很短,从PLC站到控制中心只需一根电缆线,这样成本就大大降低了。

3开放性

PLC的开放是必然。从自动化的发展现状来看,系统整体设备的性能在加工中更为重要,这使得人们更加注重PLC和周边设备的配合性能,PLC的主角地位已经逐渐淡化。PLC和周边设备有效的进行通信,不单针对输入、输出、模拟量等,还包括伺服、扫描和智能仪器等都会有更多需求。现在用户在很多的应用中对PLC的选择都已经不再过多考虑技术程度,而是选择哪个品牌的问题。这些都是促进PLC开放的重要原因。目前市场上的情况也证明了PLC开放性的趋势。虽然主要的PLC厂家表面上仍然是各自按各自的方式方法进行PLC的推广生产,但如果仔细观察就会发现,各个厂家都已经从不同的角度对PLC的功能开放做了改进。许多种PLC都可以采用特定的方法进行通信、互联。

21世纪,PLC会有更大的发展。从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全,完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言;从网络的发展情况来看,可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS(Distributed Control System)中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

参考文献

[1] PLC最新发展趋势 [J],中国中控网,2007

[2]杨公源,可编程控制器plc原理与应用[M],电子工业出版社,2004,

[3] 张东明; 文友先,PLC的发展历程及其在生产中的应用[J],华中农业大学工程技术学院学报,2007

[4]肖维荣,发展迅猛的PLC控制技术--现代可编程控制技术的发展趋向[J],机械制造 , 1999年 01期

[5] 董高峰,PLC的应用[J],巨化工程有限公司仪表厂, 2005

作者简介:邹丹丹,(1981-),女,黑龙江八一农垦大学2007级硕士研究生,研究方向农业机械化与自动化,现工作于黑龙江八一农垦大学现代教育技术中心。