论文部分内容阅读
[摘 要]本文阐述了可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的技术特点和发展趋势，同时结合具体工业应用实例，探讨了PLC在实现工业电气自动化过程中所起到了作用。为PLC在工业电气领域的广泛应用提供了例证。
[关键词]可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）工业电气自动化
中图分类号：P18 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0226-01
1.PLC的技术特点
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC）主要采用可编程的存储器来执行内部存储程序的应用。它主要可以执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等方面的用户指令。该指令是可以通过编写程序语言来完成，并通过数字或模拟的输入/输出模块来控制各类机械的生产过程，从而实现自动化。
可编程逻辑控制器有以下几个主要特点：一、结构灵活，PLC重要是通过开关方式进行控制的，能较好地跟上位机和下位机一起构成复杂的控制系统，来实现电气自动化；二、方便使用，PLC采用的语言是简明的梯形图、逻辑结构图和语句表等，方便操作人员编程使用，以及在线的修改工作，避免了对硬件的操作；三、可靠性高，PLC能适应各种严酷、恶劣的工况环境，其抗干扰能力很强；四、配套能力强，PLC的控制系统配套健全，功能完善，有很强的实用性、能很好地与工业生产控制系统集成并充分发挥其整体、全面的稳定和良好的控制优势。
2.PLC的发展趋势
随着电气自动化控制系统中的分散控制系统（Distributed Control System，DCS）技术应用和研发水平日趋成熟，可提升空间也日趋有限。PLC技术的产生和发展，并与DCS技术充分融合，取长补短，吸收彼此的优势特点，从而创新发展出一种全新的现场总线控制系统（Fieldbus Control System， FCS）。该系统不仅保留了原有系统的丰富特性，同时可实现工业生产自动化的全面发展，使系统内数字化、自动化、智能化的控制得到进一步地综合和强化应用。
同时，伴随着科技的发展，全球工业技术机控制领域正在发生巨大变革，就PLC控制器的控制软件来说，一种开放式的编程组态工具软件以及开放式通信网络技术的突破，将PLC推向更加开发的工业控制行业。
而且，PLC控制系统在高端应用方面，将同工业PC控制系统不相上下。PLC的微处理器和内存芯片得到了进一步地提升，将来很有可能将更多功能集成为一个控制箱，方便用户的操作和使用。例如顺序控制和过程控制将会采用功能化的方式进行处理，而其他的运动控制模块也会被集成到这样的控制结构体系中。
3.PLC技术在电气自动化中的应用分析
3.1 PLC在传统机床系统中的应用
在工业制造企业中所使用的传统机床基本上是采用电气控制模式，这样很容易造成接触不良的问题。同时，线路的老化的情况也比较严重。这些问题会使得传统的机床在使用过程中出现工作效率低、能耗大和故障率高的问题，从而导致所在工业制造企业出现各种生产问题。从结构上来说，PLC系统一般都定义了辅助继电器，来代替传统系统中的机械式触电继电器，同时去除了原有连接导线而改用内部逻辑关系进行连接。这样就从根本上解决了上述的问题。使用PLC对传统机床进行电气部分进行软件和硬件方面的改造，可有效地提高传统机床的自动化程度。利用PLC系统进行编程控制，可达到实时控制、运行状态监控的目的。在提高系统稳定性和效率的同时，也降低了日常维护成本，节约了能源。目前，PLC在对传统机床改造中得到了广泛的应用，主要的改造方向是：使用PLC来实现机床设备的逻辑控制和数字控制功能；使用PLC模块化方式取代传统的液压和气动系统。这样做可以有效地简化机床的机械机构，使得机床的控制系统更加稳定，从而提高机床的加工精度和生产效率。而且，基于PLC技术的控制系统改动和相关操作比较便捷。
3.2 PLC在公路交通系统中的应用
PLC本身具有丰富的定时器功能模块，对于城市公路交通信号灯的控制，特别是在多岔路口出的信号灯控制，具有很强的适用性。同时，PLC具有联网通讯功能，可以对同一条道路，甚至是一个区域内的交通信号灯的调度管理，从而根据编程逻辑来实现对信号灯的全天候无人化管理。这样有利于缩短车辆通行等候时间，缓解或避免交通堵塞的情况。对于高速公路的收费站，目前也开始使用PLC来代替传统的车道控制器来控制车道的各种机电设备。由于PLC控制模块的通用性和可维护性较好，有利于对不同机电设备的控制。在具体工作中，PLC使用本身的時钟功能与上位机连接，接收上位收费计算机下达的数据信息，并通过软件编程，对棚灯、雾灯进行无人化的智能控制。同时通过接收不同的译码指令，将显示码通过LED数码管显示出来，方便人机交互的需要。PLC的使用，大大改善了新型车道控制机的使用寿命、稳定性，同时也提高了它的通用性和可维护性。
3.3 PLC在火电系统中的应用
在火电厂中有许多辅助系统，包括水处理系统、输煤系统、除渣系统和除灰系统等。完成这些系统的工艺流程，需要使用大量的顺序控制和开关量控制。传统的火电系统大多采用电磁型继电器作为主要控制元件。由于包含大量的电磁元件，导致了其存在大量触电，从而降低了系统的可靠性，同时由于接线复杂，不容易维护。使用PLC代替大量实体元件，可大规模提高整个系统的可靠性，简化操作、维护人员的工作。而且，PLC不仅可以控制某一系统的某个工业流程，而且可以通过通讯模块，实现全厂的数据通信，从而掌握各个系统的运行状况，方便调度全厂的生产。结合火电厂的功能机构，主要分为输煤系统和除灰系统，而对应的PLC分层控制的网络结构也可按照这两个系统的顺序控制功能，主要分为三个层：主站层、远程IO站、现场传感器。其中主站层由可编程控制器和人机界面设备组成，并布置在集控楼中。系统的控制对象主要为输送风机、气化风机、收灰风机和管道压力等。PLC可以通过连接相应位置的传感器、二次仪表和主控柜，来实现此网络结构中操作和下位机控制。这样可以实现对各个工艺环节的顺序控制，并实现该系统的数据处理和逻辑判断功能。
4.结束语
PLC控制系统对工业环境的适应能力很强，在编程方面比较简单。PLC控制系统的应用范围也变得越来越广泛，它已经成为工业电气自动化发展的重要标志。
参考文献
[1] 张一丁.PLC在工业电气自动化中的应用.科技创新与应用[J]，2014（4）， 73.
[2] 姚振龙.浅析PLC在电气自动化中的应用与发展.科技创新导报[J]. 2011（26），114.
[3] 马艳洁.PLC在电气自动化中的应用研究.现代商贸工业[J].2012（10），159-160.
[关键词]可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）工业电气自动化
中图分类号：P18 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0226-01
1.PLC的技术特点
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC）主要采用可编程的存储器来执行内部存储程序的应用。它主要可以执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等方面的用户指令。该指令是可以通过编写程序语言来完成，并通过数字或模拟的输入/输出模块来控制各类机械的生产过程，从而实现自动化。
可编程逻辑控制器有以下几个主要特点：一、结构灵活，PLC重要是通过开关方式进行控制的，能较好地跟上位机和下位机一起构成复杂的控制系统，来实现电气自动化；二、方便使用，PLC采用的语言是简明的梯形图、逻辑结构图和语句表等，方便操作人员编程使用，以及在线的修改工作，避免了对硬件的操作；三、可靠性高，PLC能适应各种严酷、恶劣的工况环境，其抗干扰能力很强；四、配套能力强，PLC的控制系统配套健全，功能完善，有很强的实用性、能很好地与工业生产控制系统集成并充分发挥其整体、全面的稳定和良好的控制优势。
2.PLC的发展趋势
随着电气自动化控制系统中的分散控制系统（Distributed Control System，DCS）技术应用和研发水平日趋成熟，可提升空间也日趋有限。PLC技术的产生和发展，并与DCS技术充分融合，取长补短，吸收彼此的优势特点，从而创新发展出一种全新的现场总线控制系统（Fieldbus Control System， FCS）。该系统不仅保留了原有系统的丰富特性，同时可实现工业生产自动化的全面发展，使系统内数字化、自动化、智能化的控制得到进一步地综合和强化应用。
同时，伴随着科技的发展，全球工业技术机控制领域正在发生巨大变革，就PLC控制器的控制软件来说，一种开放式的编程组态工具软件以及开放式通信网络技术的突破，将PLC推向更加开发的工业控制行业。
而且，PLC控制系统在高端应用方面，将同工业PC控制系统不相上下。PLC的微处理器和内存芯片得到了进一步地提升，将来很有可能将更多功能集成为一个控制箱，方便用户的操作和使用。例如顺序控制和过程控制将会采用功能化的方式进行处理，而其他的运动控制模块也会被集成到这样的控制结构体系中。
3.PLC技术在电气自动化中的应用分析
3.1 PLC在传统机床系统中的应用
在工业制造企业中所使用的传统机床基本上是采用电气控制模式，这样很容易造成接触不良的问题。同时，线路的老化的情况也比较严重。这些问题会使得传统的机床在使用过程中出现工作效率低、能耗大和故障率高的问题，从而导致所在工业制造企业出现各种生产问题。从结构上来说，PLC系统一般都定义了辅助继电器，来代替传统系统中的机械式触电继电器，同时去除了原有连接导线而改用内部逻辑关系进行连接。这样就从根本上解决了上述的问题。使用PLC对传统机床进行电气部分进行软件和硬件方面的改造，可有效地提高传统机床的自动化程度。利用PLC系统进行编程控制，可达到实时控制、运行状态监控的目的。在提高系统稳定性和效率的同时，也降低了日常维护成本，节约了能源。目前，PLC在对传统机床改造中得到了广泛的应用，主要的改造方向是：使用PLC来实现机床设备的逻辑控制和数字控制功能；使用PLC模块化方式取代传统的液压和气动系统。这样做可以有效地简化机床的机械机构，使得机床的控制系统更加稳定，从而提高机床的加工精度和生产效率。而且，基于PLC技术的控制系统改动和相关操作比较便捷。
3.2 PLC在公路交通系统中的应用
PLC本身具有丰富的定时器功能模块，对于城市公路交通信号灯的控制，特别是在多岔路口出的信号灯控制，具有很强的适用性。同时，PLC具有联网通讯功能，可以对同一条道路，甚至是一个区域内的交通信号灯的调度管理，从而根据编程逻辑来实现对信号灯的全天候无人化管理。这样有利于缩短车辆通行等候时间，缓解或避免交通堵塞的情况。对于高速公路的收费站，目前也开始使用PLC来代替传统的车道控制器来控制车道的各种机电设备。由于PLC控制模块的通用性和可维护性较好，有利于对不同机电设备的控制。在具体工作中，PLC使用本身的時钟功能与上位机连接，接收上位收费计算机下达的数据信息，并通过软件编程，对棚灯、雾灯进行无人化的智能控制。同时通过接收不同的译码指令，将显示码通过LED数码管显示出来，方便人机交互的需要。PLC的使用，大大改善了新型车道控制机的使用寿命、稳定性，同时也提高了它的通用性和可维护性。
3.3 PLC在火电系统中的应用
在火电厂中有许多辅助系统，包括水处理系统、输煤系统、除渣系统和除灰系统等。完成这些系统的工艺流程，需要使用大量的顺序控制和开关量控制。传统的火电系统大多采用电磁型继电器作为主要控制元件。由于包含大量的电磁元件，导致了其存在大量触电，从而降低了系统的可靠性，同时由于接线复杂，不容易维护。使用PLC代替大量实体元件，可大规模提高整个系统的可靠性，简化操作、维护人员的工作。而且，PLC不仅可以控制某一系统的某个工业流程，而且可以通过通讯模块，实现全厂的数据通信，从而掌握各个系统的运行状况，方便调度全厂的生产。结合火电厂的功能机构，主要分为输煤系统和除灰系统，而对应的PLC分层控制的网络结构也可按照这两个系统的顺序控制功能，主要分为三个层：主站层、远程IO站、现场传感器。其中主站层由可编程控制器和人机界面设备组成，并布置在集控楼中。系统的控制对象主要为输送风机、气化风机、收灰风机和管道压力等。PLC可以通过连接相应位置的传感器、二次仪表和主控柜，来实现此网络结构中操作和下位机控制。这样可以实现对各个工艺环节的顺序控制，并实现该系统的数据处理和逻辑判断功能。
4.结束语
PLC控制系统对工业环境的适应能力很强，在编程方面比较简单。PLC控制系统的应用范围也变得越来越广泛，它已经成为工业电气自动化发展的重要标志。
参考文献
[1] 张一丁.PLC在工业电气自动化中的应用.科技创新与应用[J]，2014（4）， 73.
[2] 姚振龙.浅析PLC在电气自动化中的应用与发展.科技创新导报[J]. 2011（26），114.
[3] 马艳洁.PLC在电气自动化中的应用研究.现代商贸工业[J].2012（10），159-160.