PLC在工业自动化控制中的应用

胡华君

摘 要： PLC是一种为在工业环境中使用而设计的集计算机控制与通信技术为一体的可编程逻辑控制器系统。由于其在工业自动化控制过程中的优越性，因此PLC已经逐渐成为我国工业自动化控制领域的主流设备。本文在阐述PLC的构成、功能、特点的基础上，探讨了PLC在工业自动化控制中的应用及注意事项。

关键词： PLC 可编程控制器 工业自动化

PLC即可编程控制器，是专为工业环境使用而设计的，将计算机控制技术与通信技术相结合的数字运算控制器。它在工业自动化控制中得到了广泛应用，极大提高了生产效率，使许多行业生产工艺过程取得了质的飞跃。

一、PLC的构成和功能

1.PLC的构成

PLC主要由电源、中央处理器、存储器、接口电路及I/O电路组成，其中中央处理器CPU具有逻辑与数学运算功能，可以协调整个系统。存储器主要用来存储逻辑变量、用户程序及系统中的信息。接口电路主要是指与现场设备及外围设备的连接通道。I/O电路，输入电路是把输入的信号隔离，进行电平转化；输出电路，则是把PLC输入的结果放大，进行电平转化，从而对现场设备进行驱动。

2.PLC的功能

由于PLC是专门设计为工业领域服务的，因此，虽然PLC与一般计算机在结构上有其相似之处，但其接线、功能及操作上与普通的计算机还是有所区别的。比如对开关量的控制，PLC可以以限位开关、操作按钮及现场给出的检测信号为基础，对机械运动部件进行相应的控制。此外，PLC对计数、限时都能实现比较完美的控制，不但精确度非常高，而且操作非常灵活、简便。PLC通过运用移位寄存器，还可以进行步进控制。PLC的数据处理可以完成加减乘除，乘方开方，逻辑运算中或、与、求反、异或等数据比较、移位、传递等功能。这些功能，在工业自动化控制领域发挥巨大作用，大大提高工业生产效率。

二、PLC的特点

1.稳定可靠，抗干扰能力强

由于PLC是专门为工业生产而设计的，因此在使用中PLC可以很好地适应工业环境，根据要求对数据进行及时调整、诊断，对于信息指令传递、执行的准确率非常高，而且PLC系统非常稳定，抗干扰能力强。PLC在设计之初就考虑到恶劣的工业应用环境，采用了全方位的抗干扰措施，因此具有优良的抗干扰能力。

2.通用性强

PLC的通用性很强，采用了国际通用的通信协议。统一的通信协议，方便厂家和用户，在通信成本上也有所降低。而且PLC硬件装置齐全，可以满足不同用户的要求。用户在改变生流工艺或者设备升级更新的情况下，也不用重新购买硬件设备，只要对程序进行重新改编，就可以满足新的要求。因此，在工业自动化控制中得到广泛应用。

3.功能齐全

PLC的功能非常齐全，能够全方位地满足工业自动化控制的需要。比如顺序控制、计数、计时、通信、检验、模拟量输入输出，等等，对生产的整个过程进行控制。

4.简单方便

PLC编程、使用非常简便，技术人员不用外聘，或耗费过多的精力，只要经过简单的培训即可掌握编程和操作方法，维护也非常方便。因此应用非常普遍，易于推广。

三、PLC在工业自动化控制中的应用

PLC在工业自动化控制中的应用，主要是在开关量控制、模拟量控制、位置控制、电动机变频调速控制及系统集中控制等方面。

1.开关量控制

传统的继电器或者接触器控制系统，在小型、简单系统中可以很好地满足需求。但对于大型的、复杂的系统，传统的控制系统有其不足之处。而PLC开关由于设计科学，速度快，稳定性高，出错率低，能够更好地实现控制的稳定性和可靠性，而且操作和维修都非常简便，可以大幅度降低成本。因此，PLC开关控制工业在自动化控制中得到广泛的应用。

2.模拟量控制

PLC根据控制对象的不同特点和要求，通过多种功能模块组合而成的控制系统，实现对系统的准确控制。其功能模块可以灵活组合，这些模块主要包括位置控制模块、主机模块、模拟量控制模块、通讯模块等。PLC的模拟量控制，可以有效提高系统过程控制的准确性和精度，对工艺生产过程中连续变化的温度、压力、电流等当前的模拟量和要求量进行分析，从而得出准确的开关量，让系统按照要求的参数运转。在很多工艺生产过程中，完成传统仪表控制难以做到的。在很多工艺过程，尤其在热处理过程中，PLC模拟量控制起到了巨大作用。

3.位置控制

位置控制一直是工业自动化控制中最为重要的环节。PLC可以向步进电机发送脉冲信号，从而精确确定步进电机的位移，实现位置控制。PLC位置控制的精确度极高，被应用在很多工艺过程中。

4.电动机变频调速控制

PLC的指令系统功能强大。通过PWM向电机发出指令，加设电压平滑电路，可以使PWM与变频器共同作用，对电动机的转速进行调节。PWM指令中的t值决定了电机转速的快慢，t值越大，电动机的转速越快，t值越小，转速越慢。

5.系统的集中控制

PLC除了用于上述工业自动化控制外，也可以对系统本身进行控制。对系统进行实时监控和检测，及时发现问题，启运警报或自动停机。

四、PLC工业应用中的注意事项

尽管PLC是专门为工业生产而设计的，操作和维护都十分简便，但工业中的一些特殊环境，还是会对PLC的正常运作产生一定的影响。因此，在工业应用中要格外注意以下问题。

1.工作环境

PLC对于工作环境的要求，在温度方面，其正常工作的范围为0-55℃，防止阳光直射。安装时尽可能保证良好的散热空间，远离发热量大的设备。在湿度方面，周边空气湿度要在85%以下，避免有冷凝水，保证PLC元器件的绝缘性。如果生产环境空气中存在腐蚀或者易燃的气体，则要将PLC安装在封闭的控制室，并用相应的设施对空气进行净化，避免PLC受到损害影响正常工作。此外，PLC应尽可能远离会产生强烈振动的装置，避免10-55HZ的连续振动。

2.干扰

在工业生产中，电气设备的电磁干扰会比较大，干扰源也比较复杂。PLC在工业环境中会受到内部、外部多种干扰。因此，在选择PLC设备时，需要选择抗干扰能力强的设备，在抗干扰设计时也要根据具体的应用环境及功能进行相应的抗干扰设计。

综上所述，PLC在工业自动化应用中，虽然还存在一些问题，但随着PLC的运算能力的不断提高，存储容量更大，品种更多样化，运行效率也不断提高，同时成本更低。与传统工业自动化控制相比，有其无法比拟的优势。随着PLC功能的逐步增加，技术的不断完善，PLC在我国工业自动化控制中的作用必将越来越重要。

参考文献：

[1]陈广华.PLC应用前景与发展展望[J].科技风，2015.3.

[2]许崇君.浅谈工业电气自动化控制的应用及展望[J].四川水泥，2015.4.

[3]王震宇.PLC在工业自动化控制应用中的探讨[J].中国新通信，2015.3.