PLC在工业自动化的应用

孙伟峰+李文龙

摘 要：随着科学技术的迅猛发展，逐步涌现出一批便于人们使用的控制系统。其中，PLC作为专为工业环境应用而设计的数字系统，成为工业自动化领域的一个重要组成部分。PLC的应用，有效的提高了工业生产的效率和水平，本文主要分析PLC的概念及特征，阐述PLC在工業自动化应用中的作用，并讨论PLC的通信功能与发展趋势。

关键词：PLC；自动化；通信

1 PLC的概念及特征

可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”

PLC具有如下特点，编程方法简单易学，可靠性高，抗干扰能力强，通用性强，系统的设计、安装、调试工作量少，维修工作量小，维修方便，体积小，能耗低。PLC的应用面广、功能强大、使用方便，已经广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中。

PLC一般具有以下功能：一是32位高速计数器。计数频率可达100 kHz，当计数值达到预制值时，可以通过中断来改变PLC的输出，使计数频率受到限制。二是高速输出功能，有脉冲列输出和脉宽调制的高速输出功能。三是脉冲捕获功能，可以捕获、输入脉冲。

2 PLC在工业自动化应用中的作用

PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、交通等行业。经验表明，80%以上的工业控制可以使用PLC来完成。主要有以下几个方面：

1.模拟量控制

根据控制对象特征，PLC通过组合功能模块组装能成功地控制系统，来灵活实现系统控制。PLC有主机模块、I/0模块、高速计数模块、位控制模块、模拟量控制模块、通信模块等。PLC的模拟量控制能大大地提高过程控制系统的精度，它可以对热处理的升温、降温、保温等过程进行严格的控制，给热处理过程的控制设计和维护带来了极大的方便，这是以往的仪表控制系统很难实现的。

2.开关量控制

PLC的开关量控制能够提升控制的可靠性，它是基于中问继电器控制系统的动作，进而通过顺序控制器的公式而设计出来的。另外，在其设计上具有规范性与科学性。

3.位置控制

位置控制作为工业自动化控制中的重点，PLC可通过控制步进电机，给步进电机绕组发出脉冲，并且能精确地确定步进电机位移，以此来达到位置控制的目的。

3 PLC的通信功能与发展趋势

1.PLC的通信功能

伴随着科学技术的迅速发展，PLC通信变得日趋广泛。PLC通信主要分为PLC之间的通信和PLC与其他智能设备之间的通信。PLC的通信可传递那些重要的数据，可编程逻辑控制器系统的通信接口应包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等；大中型可编程逻辑控制器通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。

可编程逻辑控制器系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。

2.PLC的发展趋势

随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。

（1）一方面，大力发展速度更快、性价比更高的小型和超小型PLC。以适应单机及小型自动控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对PLC的信息处理速度要求也越来越高，要求用户存储器容量也越来越大。

（2）为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来，PLC厂家先后开发了不少新件和模块，如智能I/O模块、温度控制模块和专门用于检测PLC外部故障的专用智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了PLC的应用范围，还提高了系统的可靠性。

（3）PLC网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的潮流。PLC与PLC之间的联网通信、PLC与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。目前，PLC制造商都在发展自己专用的通信模块和通信软件以加强PLC的联网能力。各PLC制造商之间也在协商指定通用的通信标准，以构成更大的网络系统。PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的组成部分。

4 结束语

综上所述，通过本文，充分了解了PLC在工业自动化应用中的作用及PLC的通信功能、发展趋势。随着我国科学技术的发展，PLC控制技术的发展速度也会随之加快。PLC作为工业自动化中重要的组成部分，对于未来的工业生产具有重要作用，它一定会使我国的工业生产迅猛发展。

参考文献

1.廖常初.S7-200PLC编程及应用.机械工业出版社

2.罗勇.PLC在工业自动化控制中的应用.科技创新与生产力，2012，（11）：102-103

3.刘明.PLC在工业自动化控制中的应用.江苏科技信息，2014，（11）：40-41

作者简介

李文龙（1995-），男，汉族，郑州大学物理工程学院测控技术与仪器专业2014级学生，研究方向：测控技术与智能系统。

孙伟峰（1995-），男，汉族，郑州大学物理工程学院测控技术与仪器专业2014级学生，研究方向：仪器仪表，自动化控制。

孙伟峰 李文龙

摘 要：随着科学技术的迅猛发展，逐步涌现出一批便于人们使用的控制系统。其中，PLC作为专为工业环境应用而设计的数字系统，成为工业自动化领域的一个重要组成部分。PLC的应用，有效的提高了工业生产的效率和水平，本文主要分析PLC的概念及特征，阐述PLC在工业自动化应用中的作用，并讨论PLC的通信功能与发展趋势。

关键词：PLC；自动化；通信

1 PLC的概念及特征

可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和輸出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”

PLC具有如下特点，编程方法简单易学，可靠性高，抗干扰能力强，通用性强，系统的设计、安装、调试工作量少，维修工作量小，维修方便，体积小，能耗低。PLC的应用面广、功能强大、使用方便，已经广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中。

PLC一般具有以下功能：一是32位高速计数器。计数频率可达100 kHz，当计数值达到预制值时，可以通过中断来改变PLC的输出，使计数频率受到限制。二是高速输出功能，有脉冲列输出和脉宽调制的高速输出功能。三是脉冲捕获功能，可以捕获、输入脉冲。

PLC的基本结构：

2 PLC在工业自动化应用中的作用

PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、交通等行业。经验表明，80%以上的工业控制可以使用PLC来完成。主要有以下几个方面：

1.模拟量控制

根据控制对象特征，PLC通过组合功能模块组装能成功地控制系统，来灵活实现系统控制。PLC有主机模块、I/0模块、高速计数模块、位控制模块、模拟量控制模块、通信模块等。PLC的模拟量控制能大大地提高过程控制系统的精度，它可以对热处理的升温、降温、保温等过程进行严格的控制，给热处理过程的控制设计和维护带来了极大的方便，这是以往的仪表控制系统很难实现的。

2.开关量控制

PLC的开关量控制能够提升控制的可靠性，它是基于中问继电器控制系统的动作，进而通过顺序控制器的公式而设计出来的。另外，在其设计上具有规范性与科学性。

3.位置控制

位置控制作为工业自动化控制中的重点，PLC可通过控制步进电机，给步进电机绕组发出脉冲，并且能精确地确定步进电机位移，以此来达到位置控制的目的。

3 PLC的通信功能与发展趋势

1.PLC的通信功能

伴随着科学技术的迅速发展，PLC通信变得日趋广泛。PLC通信主要分为PLC之间的通信和PLC与其他智能设备之间的通信。PLC的通信可传递那些重要的数据，可编程逻辑控制器系统的通信接口应包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等；大中型可编程逻辑控制器通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。

可编程逻辑控制器系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。

2.PLC的发展趋势

随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。

（1）一方面，大力发展速度更快、性价比更高的小型和超小型PLC。以适应单机及小型自动控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对PLC的信息处理速度要求也越来越高，要求用户存储器容量也越来越大。

（2）为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来，PLC厂家先后开发了不少新件和模块，如智能I/O模块、温度控制模块和专门用于检测PLC外部故障的专用智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了PLC的应用范围，还提高了系统的可靠性。

（3）PLC网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的潮流。PLC与PLC之间的联网通信、PLC与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。目前，PLC制造商都在发展自己专用的通信模块和通信软件以加强PLC的联网能力。各PLC制造商之间也在协商指定通用的通信标准，以构成更大的网络系统。PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的组成部分。

4 结束语

综上所述，通过本文，充分了解了PLC在工业自动化应用中的作用及PLC的通信功能、发展趋势。随着我国科学技术的发展，PLC控制技术的发展速度也会随之加快。PLC作为工业自动化中重要的组成部分，对于未来的工业生产具有重要作用，它一定会使我国的工业生产迅猛发展。

参考文献

1.廖常初.S7-200PLC编程及应用.机械工业出版社

2.罗勇.PLC在工业自动化控制中的应用.科技创新与生产力，2012，（11）：102-103

3.刘明.PLC在工业自动化控制中的应用.江苏科技信息，2014，（11）：40-41

作者简介

李文龙（1995-），男，汉族，郑州大学物理工程学院测控技术与仪器专业2014级学生，研究方向：测控技术与智能系统。

孙伟峰（1995-），男，汉族，郑州大学物理工程学院测控技术与仪器专业2014级学生，研究方向：仪器仪表，自动化控制。