PLC在工业自动化控制领域中的应用及发展研究

李鹏

摘要：本文基于笔者多年工作经验，在理论结合实际的框架下全面阐释PLC在工业自动化控制领域中的应用。为后续自控领域发展提供建设性帮助。

关键词：PLC；控制；工业；自动化

1引言

工业生产总值是衡量我国国民经济的主要参数之一。工业生产的效率和质量与中国未来的发展前景密切相关。为了提高工业生产的效率和质量，中国工业也开始逐步调整其产业结构。工业自动化可以减少生产不良产品的机会，节省大量人力。PLC技术是工业自动化控制中的一项重要技术。PLC技术采用数字电子器件控制工业生产，具有体积小、功能强、可靠性高的特点。

2 PLC技术概述

PLC，英文全称ProgrammableLogicControrler，早期的定义是可编程序逻辑控制器，而后随着科学技术的发展和计算机的普及，逐渐出现了工业控制装置领域的微型处理器，该处理器的功能极大超出了逻辑控制的范围。因此当前业内将PLC定义为广义可编程控制器。根据笔者工业自动化控制领域中的实际工作经验，PLC是一种采用微处理器，集成自动控制和计算机知识结构、通信技术和先进制造技术于一体的多功能计算机组态模块。具有抗干扰能力强、可靠性高、性价比高、适用性强、功能齐全、易学易用、体积小、重量轻、安装方便、改造方便、能耗低等特点，深受各工业领域和工程技术人员的青睐。现代工业自动化的三大支柱是PLC技术、机器人和计算机辅助设计制造。

由此可见，PLC已成为21世纪工业自动化的主导力量。PLC本质上是一台用于工业控制的计算机，其硬件结构与微机基本相同。PLC的结构组成构架为：1、电源：PLC的电源为整个系统提供工作电源，保证所有PLC模块的集成电路正常工作。它在整个系统中起着非常重要的作用。2、中央处理器（CPU）： CPU是PLC和核心部分的控制中心，至少有一个CPU，每个PLC逻辑和数学，其主要工作是控制整个系统，发挥协调工作的重要作用。3、内存：内存可以分为系统程序内存和用户程序内存，主要用于存储系统监视器、用户程序、逻辑变量等相关信息。4、输入输出接口电路（I/O模块）：I/O模块是PLC与现场设备输入输出之间的接口电路连接通道。在工作中，模块的规格和数量可以根据I/O点的数量来确定，但最大数量仍然限制在PLC系统底板或机架上的槽数。5、编程设备：编程设备用于开发和应用PLC，监控运行，检查维护部件，不直接参与整个系统的控制操作。PLC还具有功能模块、通信模块和人机界面组件。

3 PLC在工业自动化控制领域中的应用

3.1远程控制

工业现代化发展到当前阶段，无线远程控制已经解决了航空航天、水利电力、石油化工、生物医药等多个领域的各种复杂控制问题。其中以往的工业生产控制，必须将计算机设备放置在生产场地附近。当前PLC技术的应用，实现了工业生产的远程控制，员工可以远程控制工业生产。这种远程控制离不开互联网的通信功能和通信接口。通过远程接入计算机网络，员工首先可以连接到生产控制系统，解决工业生产中的问题。这种远程控制方式主要有四种：PLC模块与智能终端、PLC模块与Internet网络互连控制、PLC模块与计算机连接、PLC模块与以太网连接。

3.2过程控制

过程控制，是基于流程工业而来的，具有系统工程属性。具体来说就是对工业生产过程中的一些物理条件或者化学条件进行控制。例如、流速、电压、温度、压力、几何尺寸等。通过过程控制，能够确保生产出来的产品质量符合生产标准，品质上不会出现太大的差异。但是过程控制需要管理人员时刻对工业生产的环节保持关注，注意各个物理条件或化学条件的变化状况，工作量巨大。通过PLC技术，这种问题就会得到极大改善，大大减轻工作人员的负担。工业生产部门根据自身的场地条件和设备技术条件，提前在PLC模块中设定各个参数的具体数值，就能够确保工业生产在正常条件下进行。这种控制在化工生产、金属冶炼、供电供热等行业应用较为普遍。

3.3运动控制

在一些机械设备的生产制造，一些部件或設备部件必须进行体育运动，如线性运动、抛物运动和圆周运动，等等。如果这些运动是倾斜，的大小和形状的部分机械设备不符合规范。PLC技术可以控制机械运动的脉冲量，保证机械生产中运动的精度，按规格制造尺寸、形状的零件。

3.4信息控制

使用计算机系统控制工业生产必须涉及大量数据和信息的采集、储存、处理和传输。PLC模块在这方面具有较强的能力，比以往的工业控制系统具有更好的数据处理功能，加快了信息处理的效率，也在信息安全方面取得了长足的进步，对外界的攻击起到了保护作用。另外，PLC模块对智能数据分析能力强，能够根据新的环节及时接收信息，对工业生产和工艺进行调整，接受生产设备反馈信息，对工业生产问题进行分析，并为解决措施提供依据。

3.5顺序控制

某些工业产品的生产必须严格按照程序和顺序进行，必须使用计算机来确保这些生产过程按照顺序进行，也就是说，按照工业生产顺序进行。PLC技术在顺序控制中的应用取代了继电器触点的控制方式。继电器触点开关容易受外部温度、湿度和空气条件的影响，可能导致漏电。采用PLC技术，只需将指令输入计算机系统即可完成顺序控制，这不仅易于控制，而且能极大地保障员工的人身安全。

4 PLC技术发展分析

4.1PLC将会成为自动化节制进程的消耗品

随着社会的进步与时代的发展，计算机技术及其相关耗材将会日益成熟。所以相关维护使用成本也会成倍下降。未来随着PLC技术的普及与发展相关系统模块也会做的更加轻巧和廉价。关键芯片和板块能集成多种功能，所以更换模块比维修故障更加快捷方便，稳定性更强，适应市场反应更好。所以PLC将会成为自动化节制进程的消耗品。相关产品的低廉化和故障诊断技术快捷化将是未来发展的一大主题。

4.2系统模拟量以及系统的集中控制

首先，应用PLC的模拟量不仅可以实现过程控制系统，和各种编程语言的无差别使用全面实现当前的各种监测仪器的系统控制，有效地提高控制系统的准确性。工业自动化控制的热处理加热、保温和冷却过程控制具有重要意义。其次，对于集中控制系统，PLC在工业自动化控制的前提下，还可以进行自控系统，如控制系统的故障检测和显示等。而在自动控制系统中，I/O信号和中间存储器之间存在着逻辑关系，即当设备发生故障时，逻辑关系将被破坏，并使用程序确定故障，进行故障分析和报警控制。

4.3故障诊断与辅助决策

故障诊断。在智能变电站故障诊断过程中，通过在线监测分析了高压电气设备的运行情况。可以使用在这个过程中广域支持性向量机的理论和模糊专家系统故障诊断方法，综合分析对设备运行状态进行推理预测使用各种方法，早期预警系统的设备在测试条件下，可能出现的问题故障隐患的诊断。辅助决策。在系统建模的基础上，以相关设备状态评价为目的，充分考虑智能变电站和电网系统中的设备，优化维护顺序、计划的重要性，为决策提供支持。

5结语

工业自动化是信息时代的产业发展趋势。PLC技术作为工业自动控制的代表技术之一，极大地促进了工业自动化的进程。我国应不断完善PLC技术，形成规模化的工业自动化生产，同时保证PLC模块的工作环境符合不同工作领域和属性的要求，促进我国的工业综合发展。

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