PLC 在工业自动化控制领域中的应用及发展

高亮GAO Liang；张文树ZHANG Wen-shu

（①日照钢铁有限公司，日照 276806；②日照瑞吉德仓储科技有限公司，日照 276800）

（①Rizhao Steel Holding Group Co.，Ltd.，Rizhao 276806，China；②Rizhao Ruijide Storage Technology Co.，Ltd.，Rizhao 276800，China）

0 引言

目前很多现代化的工业应用需要更多的功能要求，如网络连接、设备互用、企业数据集成等，这些都远远超过了传统的、基于离散-逻辑控制的PLC 所能提供的功能。想要基于PLC 的系统实现这些功能，必须用单独的处理器、网关或转换器、运行于独立PC 的软件中间件以及企业系统级的专用软件进行综合系统集成。在一家PAC 供应商的网站上，有这样一段描述PAC 诞生背景的文字。他们认为，PAC 可以同时拥有PC 的功能和PLC 的可靠性，是实现复杂控制时PLC 的理想替代者。在“十二五”期间，国家明确要大力提倡发展装备制造业及基础制造业，减少高耗能产品的使用，相关有利政策都会促进PLC 产品健康快速发展。预计未来五年我国PLC 市场仍将持续快速发展，2015年将达到88 亿元以上的规模。

1 PLC 系统概述

自1969年问世以来，PLC 在工业自动化领域的核心地位就一直坚不可摧。它改变了以前只能借助于继电器和步进器等机电器件进行逻辑和顺序控制的传统控制模式，并在作为主流控制器的几十年间，不断依据用户的不同需求提升各种功能，现代PLC 还引入了计算机技术和信息技术，以适应现代工业环境的要求。在“十二五”期间，国家明确要大力提倡发展装备制造业及基础制造业，减少高耗能产品的使用，相关有利政策都会促进PLC 产品健康快速发展。预计未来五年我国PLC 市场仍将持续快速发展，2015年将达到88 亿元以上的规模。

因此，我们在抓紧国内市场因为自动化变革而产生的对PLC 的巨大需求，实行民族PLC 行业的快速发展，改变国内PLC 市场，由国外厂商一家或几家独大的场面。

2 PLC 在国内外的应用领域

2.1 开关量的逻辑控制 这是PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，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。

2.2 模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D 转换及D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的A/D 和D/A 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

2.3 运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。世界上各主要PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

2.4 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

2.5 数据处理 现代PLC 具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

2.6 通信及联网 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。

3 PLC 的发展前景

在未来五年内，中国PLC 市场的综合年增长率预计将达到14.1%。PLC 中国市场预期以12.4%的年复合增长率(CAGR)增长，市场份额2006年接近7.5 亿美元;2011年达到13 亿美元;根据相关权威机构预计，2015年这一市场将超过16 亿美元。

PLC 的未来发展不仅取决与产品本身的发展，还取决于PLC 与其它控制系统和工厂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，在工厂的未来发展中，将占据重要的地位。

新的PLC 的技术进展包括，更好的操作员界面，图形用户界面（GUI），人机界面，也包括与设备、硬件和软件的接口，并支持人工智能比如逻辑I/O 系统等。软件进展将采用广泛使用的通讯标准提供不同设备的连接，新的PLC指令将立足于增加PLC 的智能性，基于知识的学习型的指令也将逐步被引入，以增加系统的能力。可以肯定的是，未来的工厂自动化中，PLC 将肯定占据重要的地位，控制策略将被智能地分布开来，而不是集中，超级PLC 将在需要复杂运算、网络通信和对小型PLC 和机器控制器的监控的应用中获得使用。

下一代PLC 发展的趋势分析：

外观：小型化、模块化、集成化。

外形、体积缩小，意味着便于安装维护，系统集成时占用柜体空间就越少。

体积小并不意味着用户对功能的要求在降低，相反用户对于功能的要求越来越多，这就意味着产品的集成度要求更高。下一代PLC 应集成更多的操作与维护功能，如内置CPU 显示屏，可快速访问各种文本信息和详细的诊断信息，以提高设备的可用性，同时也便于全面了解工厂的所有信息；集成短接片，方便用户更为灵活便捷地建立电位组；集成DIN 导轨，能够快速便捷地安装自动断路器、继电器之类的其它组件；灵活电缆存放方式，凭借预先设计的电缆定位槽装置，即使存放粗型电缆，也可以轻松地关闭模块前盖板；集成屏蔽夹，对模拟量信号进行适当屏蔽，可确保高质量地识别信号并有效防止外部电磁干扰。

在结构上，用户充分认可PLC 模块化带来的灵活扩展性。为满足各种自动化应用的需求，各种带CPU 和存储器的智能I/O 模块，既能扩展PLC 功能，又使用灵活，延伸了PLC 的应用范围。对于模块化的设置，用户要求模块间的连接要可靠牢固，具有一定程度的抗振动，接线方式最好是用可插拔的端子，换模块时无需借助任何工具即可实现快速安装；设置预接线位置，通过带有定位功能转向布线系统，无论是初次布线还是重新连接，快速便捷；插拔端子的接线最好是用螺丝刀进行而非焊接式；标准前连接器，这样不仅极大简化了电缆的接线操作，同时还节省了更多的接线时间。在模块化设计及产品的可靠性方面，西门子PLC 始终走在前列。S7-300 是模块化中型PLC 系统，各模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统

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[2]张卫平.PLC 外部开关控制运行、停止的方法[J].科技信息，2011（15）.

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