PLC在现代工业自动化建设中的有效应用

吴小芳

摘 要：PLC是在工业运用环境下研发的一款以数字运算进行操作的电子系统装置，其在工业领域的广泛应用给工业自动化控制领域带来了新的发展。本文就PLC在现代工业自动化建设中的应用展开讨论和分析，为PLC在现代工业自动化控制领域的发展提供有价值的参考。

关键词：PLC；工业自动化；应用领域

1 PLC的组成结构

PLC是由电源、中央处理器、存储器、输入输出接口电路及编程设备等主要构件组成，其中电源是整个系统的动力源泉，其作用是保证PLC各模块的集成电路保持正常运行；中央处理器是系统进行逻辑计算，对整个系统进行协调控制，其是PLC的控制中枢和核心；存储器的作用顾名思义就是存储系统各个模块运行过程中产生的数据信息，以及系统用户程度、监控程度、逻辑变量等相关信息，存储器主要包括系统程序存储器和用户程序存储器；输入输出接口电路是PLC与现场设备进行信息输入或输出的连接通道，在该通道工作过程中，通常可以按照输入输出接口的点数来确定模块的规格与数量，而各模块最大规格和数量需由PLC系统底板的槽数来决定；编程设备是对PLC进行开发应用、监测运行和检查维护，其不直接参与整个系统的运行与控制。上述所描述的几种构件是PLC的主要组成构件，除此之外，还有功能模块、通信模块等重要组成构件。具体结构如图1所示。

图1 PLC的组成结构

2 PLC的工作原理

PLC在工业自动化控制系统中的工作流程主要由三个部分组成，即输入采样、用户程序执行、输出刷新。这三个部分的工作完成后才算一个扫描周期，其在现代工业自动化控制系统中的运行是按照标准速度重复完成三部分工作。

首先，输入采样，这一阶段，PLC将各接口的状态和数据读入，然后存入I/O映象区中所对应的单元内，当扫面周期一致的情况下，存入单元内的状态和数据不变。在此阶段需要注意一个问题，当输入脉冲信号时，需要保证输入信号宽度大于一个扫描周期，这样才能保证信号被读入。

其次，用户程度执行，PLC扫描用户程序的顺序形式是按梯形图进行自上而下扫描的，而各梯形图各个触电构成的控制线路，是按照从左往右、先上后下的顺序进行逻辑运算的。在该项工作完成后，需要根据运算结果，对输出点的逻辑线圈内对应的存储区状态或I/O映象区状态进行刷新处理，而排在上面的数据刷新需要在下一个扫描周期内进行。

最后，输出刷新，这一阶段是PLC工作流程的最后一个环节，在这过程中，中央处理单元要根据上部分的具体情况进行处理，对上部分I/O映象区内对相应的数据状态进行刷新处理，另外，还需要在输出电路中的驱动程序帮助下对锁定电路进行刷新处理，驱动输出电路输出到相应的外设，以此完成PLC的一个工作流程。

3 PLC在现代工业自动化控制领域的应用

3.1 控制信息

在现代工业自动化系统中，PLC具备多种计算功能，对整个系统的运算起到十分重要的作用，如将数据进行传送、转换、运算及排序等。同时其还能够对系统数据信息进行采集、处理和分析。若工业生产中显示控制系统出现故障，PLC会根据故障时限进行阶段检测和监控，设备在进行连续工序内容执行时，通常会产生时间间隔，控制人员可以在设备同步运行时启动定时器，将定时器发出的信号作为故障处理信号。但定时器的生效时间大于连续工序时间间隔，在系统出现故障后必然会影响或破坏连续关系，采用PLC的信息控制可以有效避免故障程序出错，从而降低系统故障控制的难度。

3.2 控制模拟量

工业生产过程中，要对设备的温度、速度、压力等连续变化的模拟量进行控制，PLC可以根据不同控制对象的具体情况进行编程和模拟，将各种连续变化的模拟量转换为数字信号，从而实现更加准确地控制，保证工作热处理过程达到控制标准，各工业自动化热处理过程的控制与维护带来有效保障。

3.3 控制开关量

随着现代工业自动化控制的不断发展，PLC的发展与运用水平不断提高，以往的继电器电路被软件虚拟继电器所取代，其不仅可供单台设备运用与控制，还可供多台设备运用与控制，从而实现以开关量输入输出为控制逻辑的大范围应用，并形成集成化水平较高的控制系统。PLC设计数字运算系统在工业环境中应用具有较大的优势，其具有维修方便、可靠性高、抗干扰能力强、运算速度快等优点，有效提高了工业生产效率和质量。

3.4 位置控制

PLC的位置控制在工业自动化控制系统中发挥着重要的作用，由于工业设备制造过程中，需要对各种设备的补偿、搬运定位、主轴精确度等进行控制，而这些控制工作都属于位置控制的范畴。PLC的位置控制主要是在工业自动化控制系统中，对各种设备的步进电机进行控制，以此实现脉冲控制，从而达到对整个位置实施控制的目的。

3.5 系统集中控制

PLC可以利用网口组成工业以太网络，然后使其在一个集中的网络中进行其他控制器的数据交换，从而实现集中监控，这是实现系统集中控制的有效方法之一。PLC還可以利用串口组成现场总线，在其底板的通迅功能控制仪器上读取数据，以此达到集中控制的目的；另外还能对动态画面进行远程集中控制，其实现方法是利用PLC连接触摸屏或者上位机组态软件。

4 PLC在现代工业自动化控制领域的应用前景

当前，PLC在工业生产活动中已经全面实现各环节的自动化控制，随着PLC在各种数字运算和模拟量控制方面的应用水平不断提高，其将逐步成为工业自动化控制领域的主流控制设备。PLC的自动化控制功能符合工业现代化发展的要求，其能够为现代工业生产提供科学完善的控制方案，工厂利用PLC对自动化系统进行控制，同时也能对中央控制器提供可靠的监测数据，提高产品检测质量。

传统的PC机上，PLC的主要用来进行电脑编程器操作，但是工业环境下需要配合工业控制计算机来运用，然而，随着计算机软件的开发与应用，这一问题得到有效解决，由此可见，PLC在工业自动化领域中的应用将会越来越广阔。从未来发展趋势来看，PLC应用功能将主要以扩大容量、提高传输速度为主，而且还会不断提高生产技术，加大高级编程语言的设计，发展多样化的PLC产品，从而使其成为我国工业自动化未来发展的重要技术力量。

5 结束语

综上所述，PLC在现代工业自动化建设中的应用，不仅能够在一定程度上节约大量资源，还能提高工业行业的自动化水平，提高工业生产效率和质量，使工业自动化控制领域中的各项工作保持稳定、有序的运行状态，使其更加完善和便利。因此，加强对PLC在工业自动化控制系统中的应用分析，对促进PLC在工业自动化建设中的发展与应用有着极其重要的现实意义。

参考文献

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[2]肖彩红，田秀成.工业自动化技术应用分析与发展展望[J].电子世界，2013（14）.