PLC在工业控制中的应用

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  [摘要]PLC装置的应用不但实现了控制系统功能的优化设置,并且其应用综合性较高,综合了计算机技术、自动化技术以及现代制造技术等等各个方面的优势。所以PLC装置被大量的运用与现代工业机械以及设备的相关控制中,但是我国的PLC装置运用在工业控制领域和国际环境相比仍存在较大差距。所以本文将对PLc在我国的工业自动化发展相关问题进行深入的讨论和研究。
  [关键词]PLC 工业控制 自动化
  中图分类号:F4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)06-0143-01
  PLC泛指可编程序逻辑控制器,是随着微处理器的研究和发展为基础发展起来的,以此为基础并综合了当代先进的网络、机械和自动化技术,经过综合发展而来的高效,便捷的新型工业自动化控制装置。同时,与传统的工业控制设备相比较具有可靠性较高,抗干扰能力强,性价比高,体积小巧,编程简单等优点。所以PLC装置逐步取代传统控制设备成为现代工业不可或缺的主导技术装置,与我国现代工业建设产生了紧密的联系,本文将对PLC的特点,工作方式以及在工业控制中的应用作出讨论和研究。
  1、PLC概述
  PLC全称为可编程序逻辑控制器(Programmable logic controller),其是以未处理器为核心,具有逻辑控制功能,能完成运算和数据处理、数据传输等工作,具有计算机功能的专业工业控制装置。
  1.1 PLC的组成和分类
  PLC一般由中央处理器单元CPU,存储器,输入输出单元和电源、编程器等组成。一般按照结构形式可分为整体模式与模块式;按照输入和输出的点数可分为小型、中型和大型。
  1.2 PLC的工作方式和特点
  PLC通常是采用循环扫描的工作方式,就是把每次的状态变化变位一个工作周期,其一般完成一个循环扫描的时间为几毫秒到几十毫秒不等,整个过程分为:内部处理,通信,输入处理,执行程序和输出处理。其工作特点总结而言就是:可靠性高、通用型强、编程简单、体积小、安装维护便捷简单等等。
  1.3 PLC的发展趋势
  随着现代科学技术的发展方向,PLC装置也在向高速度、大容量、多种类应用等方向发展。完善编程语言,开发人性化用户友好界面以及开发智能模块,加强联网通讯能力,改善智能诊断等功能,保护功能加强有效的保护用户信息,防止非法复制和修改,要求对现场环境的适应能力更强。
  2、PLC在工业控制中的应用
  现代工业随着科技的进步高速发展,控制系统也不断的得到更新和改善。随着PLC系统的完善和规模化的形成,PLC控制系统已经基本上取代了继电器和接触器等传统控制系统,被广泛应用在模量控制、位置控制、监控、调速、数据管理和通讯等各个与现代工业相关的领域。
  2.1 PLC控制开关量
  相对于传统的继电器和接触器控制系统对小系统的问题还不是很明显。不过对于较大的系统而言,继电器和接触器都不同程度的存在着“触点竞争”和线路复杂,不易修改等特点,给工业生产带来了诸多不便。改用PLC之后,可以借PLC装置速度快、可靠性高、接线简单、软触点多、维修简单的优点来提高生产效率和产品质量,大量的节省了人力和物力以及时间成本。用PLC来实现自动化生产线和机床中的开关量控制,取代了继电器和接触器的传统控制系统,进一步使得单步步进顺序得到广泛的运用。在此类控制系统中,只用到一个中间继电器去控制系统的一个动作提高了控制的可靠性和高效,并使得控制有规律可循。根据顺序控制器的公式进行设计之后再根据执行单元节拍表,画出顺序控制器的各个控制器部分的梯形图,设计方式简单明了,即使在设计过程出现问题也可以通过模拟仿真的方式进行检查。所以给检修带来了便利,也同时使得设计的规范化流程得以建立。
  2.2 PLC控制模拟量
  PLC可以依据控制对象的特征,通过对功能模块的组合来相对灵活的实现系统控制功能,并能够按照需要去组装,需要用到那个部分就用那个部分,通过组装成为功能全面的控制系统。PLC除了主机模块之外还有I/O扩展模块、模拟量控制模块、高速计数模块、位置控制模块以及通讯模块等等。
  在模拟量控制中,主机模块结合模拟量控制模块就使控制系统同时具有了模、数和数、模转换功能。而且在控制过程中还能够对信号进行检测和操控。模拟量控制模块的运用给过程控制带来了很大的方便,PLC与模拟量控制模块的结合使用使得过程控制的过程简化且大大的提高了精度,能够将热处理升温、保温和降温的全过程严格的按照工艺要求进行控制,这是传统控制系统无法做到的。现在的PLC控制系统的使用让热处理的过程控制设计和系统维护简单的实现了。
  2.3 PLC对系统的集中控制
  PLC不单单能够进行工业的自动化控制也能够作用于系统本身的控制。在设备运转正常的情况下电控系统的各输入输出信号和中间记忆模块均相互存在着正常的逻辑运转关系,所以一旦逻辑关系出现异常就表明系统出现了相应的逻辑故障。所以在实际应用中异常的逻辑状态可以作为故障信号来使用来实现报警和停机等控制。另外,PLC还可以进行位置控制,而且,位置控制的功能在工程的自动化控制方面占有相当重要的地位。
  2.4 PLC对电动机变频调速的控制
  由于PLC有丰富的指令系统,特别是PWM控制电机指令可以做到直接與变频器一起使用,以使得电机的正常运转与调速控制成为可能。在PLC和PWM之间加上一个电压平滑电路,待设计制作平滑电路完成之后,电机运行过程中电机的转数可以有PWM指令中的数值t决定。转速的值与t的大小值成正比,t越大电机的转速越快,并KPwM指令中的输出脉冲周期大小对输出电压纹波产生一定的影响。PLC的功能会越来越完善和强大,指令也会随之丰富起来。PLC的内部PID运算指令在电机调速以及大惯性的系统中都能够得到有效的运用。目前看来PLC以及成为工业控制的标准设备,属于自动控制系统的三大技术(PLC技术、机器人技术、CAD/CAM技术)之一,并且逐渐占据了工业控制的主导地位。随着PLC运用的普及,自动化的水平会达到新的高度,计算机辅助制造的水平也会达到一个新的阶段。
  3、总结
  在现代工业中,PLC技术的发展和应用发挥了重要的作用,是现代工业进步的重要标志,为了缩小和国际PLC技术的差距我们务必要加强技术的进一步研发和创新,同时结合国内外先进水平技术构建符合我国工业发展要求的PLC控制技术。从而实现我国PLCI业技术的飞跃和发展,让PLC技术的功能性和实用效果得到优化,对PLc技术及其相关技术问题的研究和深入也能够让我国的工业自动化进程得到快速发展。
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