试论可编程控制器原理及应用技术

赵兴鹏

摘 要：可编程控制器以中央处理器为其运行核心，在当前的电气自动化领域中占拥有重要的地位。自动控制领域与计算机领域的先进技术交叉融合，在工业控制领域形成了可编程控制器。对可编程控制器原理及其应用技术进行分析与探究，可以更好地推动可编程控制器的发展，提高我国工业控制自动化的水平。本文对可编程控制器原理及应用作了一定程度的探讨。

关键词：可编程控制器；控制技术；原理；应用

中图分类号：TP212.9 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0048-02

可编程控制器是自动化领域与计算机领域交叉融合的产物，它以其自身在性能与功能方面的特点逐渐取代了传统的设备，成为当今工业自动化控制中的重要部分。

1 可编程控制器的概况

1.1 概念介绍

可编程控制器最先出现在美国，是一种以微型计算机技术为基础的先进装置，是计算机技术在自动化领域的运用成果之一。[1]与传统设备相比，可编程控制器呈现出诸多优点，如可靠性高、能源消耗量低、抵抗外界干扰的能力强等等，因此其拥有广阔的应用发展前景，在当前的工业控制领域的应用也相当广泛。

1.2 可编程控制器的构成

可编程控制器的构成部分同计算机类似。其构成结构图1所示。

CPU在可编程控制器中占据着控制核心的重要地位，它的作用是收集并储存系统中所需的程序和数据，并实时监测系统中元件的运行现状，负责诊断用户在编程过程中的错误，以保证整个系统的顺利运转；电源对于整个系统的正常与顺利运行至关重要；存储器可以分为RAM和ROM两类，RAM的功能是用来存储用户程序，而ROM的用途是用来存储系统程序；四是输入和输出接口部分；最后的构成部分是辅助继电器，单个可编程控制器一般会配有多个辅助继电器，用来保证正常运转。这些构成部分相互协调合作，共同促进了可编程控制器的顺利运转。

2 可编程控制器的工作原理探析

可编程控制器的本质是控制程序且能被用于工业环境的计算机系统。它采用的是在主机程序控制下重复运作的运作方式，其工作原理遵循的是以下三个步骤（图2）。

2.1 输入信息采样环节

在对输入的信息进行采样的过程中，首先CPU会对对象进行扫描的工作，将扫描得出的数据结果输送到寄存器中。[2]数据结果的内容包括设备的运作参数与效率、当前状态与温度等指标数据。

2.2 程序执行环节

在输入信息采样环节完成之后，开始进入程序执行的环节。CPU按照用户程序所下达的程序指令，按照顺序依次执行；CPU直接从编程元件和输入状态寄存器中读取所需的执行条件，按照程序设定的编排对数据进行对应的算术和逻辑运算过程，最终输送出运算的数据结果。

2.3 输出刷新环节

在执行完收到的所有指令后，CPU会重新刷新程序中的数据信息，并重复以上两个运行环节，对新的数据完成输入、输出和运算三个环节。

以上三个环节的运转过程与可编程控制器的系统控制合在一起被称为一个周期的运作。[3]周期的不断重复即构成了可编程控制器的工作原理与过程。通常来说，一部可编程控制器的一个运行周期所花费的时间越短，它就能在相同的时间里进行越多次数的周期运转，这对提高工业环境的控制监督能力具有十分重要意义。

3 可编程控制器的应用技术探析

3.1 应用技术现状

可编程控制器对传统的计算机应用程序进行了改善与提高，对计算机技术与工业控制技术进行整合，形成了新的计算机系统。在实际的工业控制过程中，可编程控制器通过接口与设备形成相互连接的系统，设备将自身的运行数据输入到可编程控制器中；可编程控制器对数据信息进行储存、算术与逻辑运算和输出等程序。可编程控制器输出的数据结果是工业设备控制优化运行状态的依据。

可编程控制器在工业控制中的运用，对工业运作环境起到了重要的改善作用，成功地将人与机器分隔开来，改善了工人的工作环境，也提升了企业的生产质量与生产力，促进了工业控制水平的提高。

3.2 应用前景与趋势探析

可编程控制器同传统设备相比具有较大优势，因此，它在当前的工业控制中的运用也越来越广泛。信息化的快速发展，为可编程控制器的广泛应用带来了机遇。

首先，计算机的各项技术成果都会被运用到可编程控制器中来。可编程控制器在存储容量、运算速度等方面都将得到大幅度的提升，对各种工业环境的适应能力会得到加强。

其次，计算机网络的发展，促使可编程控制器与其他类型的工业控制计算机系统相互交叉、融合，可编程控制器将向着大型控制系统的方向发展。大型控制系统的出现，将使得可编程控制器不再局限于工业领域，而是可以被广泛地运用到更多的领域，促进各个领域自动化水平的提高。

最后，可编程控制器的产品规模将朝着超大型与超小型的方向发展。目前，超大型的可编程控制器已经出现，采用多个CPU共同运转，存储器也具有超大容量。而小型模块化结构是超小型可编程控制器的发展倾向，灵活性会更强。

4 结语

在信息化技术高速发展的今天，可编程控制器技术的发展与应用会迎来新的机遇期，拥有广阔的发展前景。对可编程控制器的工作原理进行探析，可以不断完善其工作程序，更好地将其运用到工业控制中来；对其应用的现状与前景进行科学探析，可以推动可编程控制器行业水平的进步与提高，也对我国的工业控制水平的提高起到促进作用。

參考文献：

[1]张鹏.在工业应用PLC可编程控制器原理的作用分析[J].科技展望，2016，26（2）.

[2]郭飞.浅谈PLC可编程控制器的原理与应用[J].西部皮革，2016，38（8）.

[3]武猛.可编程控制器PLC的基本原理及应用研究[J].科技展望，2016，26（9）.