论文部分内容阅读
摘要：在工业电气自动化中，PLC有着非常广泛、深远的应用，本文在对PLC技术进行概述的基础上，对其应用优势、应用范围、应用中需注意的问题以及如何采取抗干扰措施等进行了探讨，希望可以对我们的工作起到一定指导及促进的作用。
关键词：PLC；工业；电气自动化；
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
1、引言
伴随着技术的发展，工业电气自动化中PLC技术的应用越来越广泛、深入。之所以出现这一现象，和PLC本身的优势是分不开的。但是在整个应用的过程中，我们依然要注意很多问题，基于此，本文关于这方面的探讨具有非常强的实践指导作用。
2、PLC概述
2.1PLC的主要构件
对于PLC来说，其本质上可以看做用于工业控制中的计算机，因此其和微型计算机在硬件方面有着非常大的相似性，具体来看，其主要的构件可以分为以下几种：
（1）电源：PLC中的电源主要是对电能进行提供，进而确保其工作的稳定性，因此，电源可以看做PLC系统正常工作的前提。
（2）CPU：在PLC工作的过程中，CPU属于最核心部分，它是控制的中枢，一般来说，CPU的主要工作是进行逻辑及数学运算。
（3）存储器：对于存储器来说，又可以分为程序储存器以及用户储存器这两种，主要的作用是用来对用户程序、逻辑变量、监控程序以及一些其他信息进行存放。
（4）I/O模块：I/O模块属于现场设备的输入、输出通道，系统运行的时候，可以以I/O点数为依据对模块的数量、规格进行确定。
（5）编程设备：编程设备的主要作用是对程序进行开发以及监测运行构件等，一般来看，编程设备不会直接应用到控制工作之中。
（6）其他，除了上文中提到的这几个构件之外，PLC的构件还有功能模块、通信模块以及人机界面等，限于篇幅，这里不再对其进行详细的分析。
2.2PLC的工作原理
在PLC运行的过程中，其主要可以分為输入采样、执行用于程序以及输出刷新这三个阶段，这也被称之为一个扫描周期。实际的工作中，CPU将会按照一定的扫描速度对以上三个阶段进行重复执行：
(1) 输入采样阶段
在这一阶段中，PLC会通过扫描的方式将全部的输入状态及数据读入，然后将其存储在I/O映象区的相应单元中。在完成输入采样工作以后，则会进入到执行用户程序及输出刷新阶段。而在这个过程中，计算输入数据及状态出现了变化，I/O映象区相应单元中存储的数据及状态也将保持原状态。基于此，针对输入信号为脉冲信号的情况，则此脉冲信号宽度应大于一个扫描周期，这样才能够确保无论在什么情况下输入都可以被读入。
(2) 用户程序执行阶段
在执行用户程序的阶段中，PLC将会按照从上到下顺序对用户程序进行依次的扫描，而在对每一条梯形图扫描的过程中，又先对梯形图左边的控制线路进行扫描，整体按照先左再右、先上再下的顺序对控制线路进行逻辑运算，之后再以逻辑运算结果对系统RAM储存区中的逻辑线圈对应位状态进行刷新，进而判断是否对此梯形图中的特殊功能指令进行执行。需要注意的是，在执行程序的时候若采用了I/O指令则对I/O点进行直接存取。
(3) 输出刷新阶段
在完成用户程序扫描之后，PLC将会进入输出刷新这一阶段中，在这个过程中，CPU将以I/O映像区间中对于的数据及状态为依据对所有输出锁存电路进行刷新，之后则经过输出电路对相应外设进行驱动，实现真正的PLC输出。
3、PLC在工业自动化中应用
3.1PLC在工业电气自动化应用中的优势
PLC在工业应用的过程总主要是为为其电气自动化提供更为完善的方案。当前，伴随着科技的不断进步，通信技术以及计算机技术等在工业中的应用越来越深入、越来越广发，这也导致了工业电气自动化的需求越来愈高，在这种背景下，PLC技术也在不断的创新、进步，使其在工业领域中的应用范围越来越广。整体来看，PLC和自动控制技术、计算机技术以及网络通信技术有了越来越多的结合，已经成为工业生产控制过程中的核心设备。之所以PLC能够获取如此多的应用，主要是因为其具有多样性、灵活性、强抗干扰性以及高可靠性，而且整体在维修的过程中非常方面，编程的时候也很简单。
另外，伴随着科技的发展，工业控制也从最开始的简单基础逻辑控制转变为了过程控制及复杂控制，而PLC作为当前工业电气自动化控制过程中的三个核心技术之一，在CAD/CAM等领域中表现了强大的优势。
举例来看，在工业自动化控制领域中，PLC技术主要包括过程控制、顺序控制、生产过程管理监控、位置控制以及网络技术控制等，比如CNC、DCS等技术已经和PLC技术有了很好的结合，而且成本非常低，仅仅通过简答的芯片就能够实现浮点运算，这也使PLC的编程更为便利、高效。
3.2PLC 在工业自动化的应用范围
首先，开关量逻辑控制，通过应用PLC，传统继电器已经逐渐的被取代，具体来看，PLC不仅能够对单台设备进行控制，也能够对多台设备进行控制，比如印刷机、组合机床、订书机械、磨床、注塑机、电镀流水线等。
其次，工业过程控制，这方面PLC的应用是比较多的，而且整体还在呈现出增长的趋势，具体来看，冶金、热处理、化工以及锅炉控制等方面PLC的应用比较多。
第三，运动控制，当前，PLC在运动控制领域中也取得了不错的成果，而且无论是应用广度抑或应用深度都在不断的加深。比如直线运动及圆周运动控制等。具体来看，这方面的工作主要体现在电梯、机床、机械以及机器人等领域中。
第四，数据处理，这主要是指利用PLC进行矩阵预算、函数运算、逻辑运算、查表、数据传送、数据转换、排序以及位操作等，不仅能够对数据进行采集，还可以进行数据的分析及处理，具体行业主要包括造纸、冶金以及食品工业等。可以用于采集数据、分析数据以及处理数据。具体领域有冶金、造纸以及食品工业等方面。
3.3PLC应用中需注意问题
在大多数情况下，PLC技术的应用是不需要专门使用防护措施的。但是针对一些比较恶劣的生产环境，则会存在强烈的干扰，这会导致PLC运行中出现故障。基于此，我们还需要注意一些问题：
首先，温度，PLC工作环境的温度一般要求在0°到55°的范围中，所以我们在对其进行安装的时候要防止其处于发热量大的元件之下，另外，散热工作是非常必要的，要确保基本单元和扩展单元之间的间隔大于30mm，并于开关柜上下部进行百叶窗的设置，防止其被直接照射。
其次，湿度，将空气湿度控制在85%之下能够有效的确保PLC工作在正常状态下。
第三，避免震动，PLC的工作性能会受到强烈震动的影响，我们在工作的时候，要将震动频率控制在10Hz至55Hz的范围内，如果有必要，还可以进行一些减震胶之类的措施。
第四，空气，这主要是确保PLC远离易腐蚀、易燃的空气条件中，如果条件允许，还要进行一些空气净化器之类的设置。
第五，电源，供电源选为220V，50Hz交流电为最佳，这能够对电源线的干扰进行有效地抵抗。不过针对一些对可靠性有较高要求的情况，则要设置屏蔽层。另外，针对输入端使用电源为外接直流电源的情况，则要保证外接直流电源的稳定性。
3.4常遇到的干扰问题
PLC在工业电气自动化应用的过程中，所受到的干扰主要包括辐射干扰以及系统外引线干扰这两种，其中后者会比较严重，非常容易引起故障，而要想确保PLC工作在稳定的状态之下，必须采取一些抗干扰措施。具体来看，针对系统外引线干扰，我们可以通过良好的接地来避免这一问题，这能够起到抑制干扰的效果，进而对电压冲击危害进行防治。另外，接地线、屏蔽层以及大地能够产生闭合环路，进而在变化磁场的影响下造成感应电流，最终对信号回路造成影响，因此，做好这方面干扰也是很有必要的。
当然，PLC内部干扰也是非常值得关注的，PLC运行的时候其系统内部单元和电路会形成相互电磁辐射，之所以出现这一现象主要是因为电磁兼容设计不合理，这一问题一旦形成则很难对其进行改变，因此我们在对PLC应用之前就要选择一些电磁兼容设计合理、抗干扰能力强的系统。
4、结语
PLC在工业电气自动化中应用的研究具有很强的实践指导意义，但是受制于篇幅的限制，本文也存在很多不深入的地方，因此还希望各位同行能够加强这方面的研究及探索，为其更好的应用而努力。
参考文献
[1]刘伟光;;PLC在电气自动化系统中的应用与发展[J];黑龙江科技信息;2011年19期
[2]王赛;;利用PLC实现控制变频器的方法[J];数字技术与应用;2011年07期
[3]雷俐殊;谢菊芳;宋甜;王其昌;夏冰;;基于自由口协议的S7-200PLC与伺服电机的数据通讯[J];湖北大学学报(自然科学版);2011年02期
[4]纪彬;张建平;;PLC和触摸屏在乳品行业的CIP清洗系统中的应用[J];自动化技术与应用;2011年07期
[5]何琼;余其友;苏亮;;基于PLC的圆柱形锂离子电池激光自动焊接系统的设计[J];化工自动化及仪表;2011年07期
[6]赵洪亮;贾刚;;8SKC9215型组合开关控制系统技术改造[J];煤炭技术;2011年07期
[7]赵敏;;变频器与PLC恒压供水系统的设计与应用[J];科技资讯;2011年21期
关键词：PLC；工业；电气自动化；
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
1、引言
伴随着技术的发展，工业电气自动化中PLC技术的应用越来越广泛、深入。之所以出现这一现象，和PLC本身的优势是分不开的。但是在整个应用的过程中，我们依然要注意很多问题，基于此，本文关于这方面的探讨具有非常强的实践指导作用。
2、PLC概述
2.1PLC的主要构件
对于PLC来说，其本质上可以看做用于工业控制中的计算机，因此其和微型计算机在硬件方面有着非常大的相似性，具体来看，其主要的构件可以分为以下几种：
（1）电源：PLC中的电源主要是对电能进行提供，进而确保其工作的稳定性，因此，电源可以看做PLC系统正常工作的前提。
（2）CPU：在PLC工作的过程中，CPU属于最核心部分，它是控制的中枢，一般来说，CPU的主要工作是进行逻辑及数学运算。
（3）存储器：对于存储器来说，又可以分为程序储存器以及用户储存器这两种，主要的作用是用来对用户程序、逻辑变量、监控程序以及一些其他信息进行存放。
（4）I/O模块：I/O模块属于现场设备的输入、输出通道，系统运行的时候，可以以I/O点数为依据对模块的数量、规格进行确定。
（5）编程设备：编程设备的主要作用是对程序进行开发以及监测运行构件等，一般来看，编程设备不会直接应用到控制工作之中。
（6）其他，除了上文中提到的这几个构件之外，PLC的构件还有功能模块、通信模块以及人机界面等，限于篇幅，这里不再对其进行详细的分析。
2.2PLC的工作原理
在PLC运行的过程中，其主要可以分為输入采样、执行用于程序以及输出刷新这三个阶段，这也被称之为一个扫描周期。实际的工作中，CPU将会按照一定的扫描速度对以上三个阶段进行重复执行：
(1) 输入采样阶段
在这一阶段中，PLC会通过扫描的方式将全部的输入状态及数据读入，然后将其存储在I/O映象区的相应单元中。在完成输入采样工作以后，则会进入到执行用户程序及输出刷新阶段。而在这个过程中，计算输入数据及状态出现了变化，I/O映象区相应单元中存储的数据及状态也将保持原状态。基于此，针对输入信号为脉冲信号的情况，则此脉冲信号宽度应大于一个扫描周期，这样才能够确保无论在什么情况下输入都可以被读入。
(2) 用户程序执行阶段
在执行用户程序的阶段中，PLC将会按照从上到下顺序对用户程序进行依次的扫描，而在对每一条梯形图扫描的过程中，又先对梯形图左边的控制线路进行扫描，整体按照先左再右、先上再下的顺序对控制线路进行逻辑运算，之后再以逻辑运算结果对系统RAM储存区中的逻辑线圈对应位状态进行刷新，进而判断是否对此梯形图中的特殊功能指令进行执行。需要注意的是，在执行程序的时候若采用了I/O指令则对I/O点进行直接存取。
(3) 输出刷新阶段
在完成用户程序扫描之后，PLC将会进入输出刷新这一阶段中，在这个过程中，CPU将以I/O映像区间中对于的数据及状态为依据对所有输出锁存电路进行刷新，之后则经过输出电路对相应外设进行驱动，实现真正的PLC输出。
3、PLC在工业自动化中应用
3.1PLC在工业电气自动化应用中的优势
PLC在工业应用的过程总主要是为为其电气自动化提供更为完善的方案。当前，伴随着科技的不断进步，通信技术以及计算机技术等在工业中的应用越来越深入、越来越广发，这也导致了工业电气自动化的需求越来愈高，在这种背景下，PLC技术也在不断的创新、进步，使其在工业领域中的应用范围越来越广。整体来看，PLC和自动控制技术、计算机技术以及网络通信技术有了越来越多的结合，已经成为工业生产控制过程中的核心设备。之所以PLC能够获取如此多的应用，主要是因为其具有多样性、灵活性、强抗干扰性以及高可靠性，而且整体在维修的过程中非常方面，编程的时候也很简单。
另外，伴随着科技的发展，工业控制也从最开始的简单基础逻辑控制转变为了过程控制及复杂控制，而PLC作为当前工业电气自动化控制过程中的三个核心技术之一，在CAD/CAM等领域中表现了强大的优势。
举例来看，在工业自动化控制领域中，PLC技术主要包括过程控制、顺序控制、生产过程管理监控、位置控制以及网络技术控制等，比如CNC、DCS等技术已经和PLC技术有了很好的结合，而且成本非常低，仅仅通过简答的芯片就能够实现浮点运算，这也使PLC的编程更为便利、高效。
3.2PLC 在工业自动化的应用范围
首先，开关量逻辑控制，通过应用PLC，传统继电器已经逐渐的被取代，具体来看，PLC不仅能够对单台设备进行控制，也能够对多台设备进行控制，比如印刷机、组合机床、订书机械、磨床、注塑机、电镀流水线等。
其次，工业过程控制，这方面PLC的应用是比较多的，而且整体还在呈现出增长的趋势，具体来看，冶金、热处理、化工以及锅炉控制等方面PLC的应用比较多。
第三，运动控制，当前，PLC在运动控制领域中也取得了不错的成果，而且无论是应用广度抑或应用深度都在不断的加深。比如直线运动及圆周运动控制等。具体来看，这方面的工作主要体现在电梯、机床、机械以及机器人等领域中。
第四，数据处理，这主要是指利用PLC进行矩阵预算、函数运算、逻辑运算、查表、数据传送、数据转换、排序以及位操作等，不仅能够对数据进行采集，还可以进行数据的分析及处理，具体行业主要包括造纸、冶金以及食品工业等。可以用于采集数据、分析数据以及处理数据。具体领域有冶金、造纸以及食品工业等方面。
3.3PLC应用中需注意问题
在大多数情况下，PLC技术的应用是不需要专门使用防护措施的。但是针对一些比较恶劣的生产环境，则会存在强烈的干扰，这会导致PLC运行中出现故障。基于此，我们还需要注意一些问题：
首先，温度，PLC工作环境的温度一般要求在0°到55°的范围中，所以我们在对其进行安装的时候要防止其处于发热量大的元件之下，另外，散热工作是非常必要的，要确保基本单元和扩展单元之间的间隔大于30mm，并于开关柜上下部进行百叶窗的设置，防止其被直接照射。
其次，湿度，将空气湿度控制在85%之下能够有效的确保PLC工作在正常状态下。
第三，避免震动，PLC的工作性能会受到强烈震动的影响，我们在工作的时候，要将震动频率控制在10Hz至55Hz的范围内，如果有必要，还可以进行一些减震胶之类的措施。
第四，空气，这主要是确保PLC远离易腐蚀、易燃的空气条件中，如果条件允许，还要进行一些空气净化器之类的设置。
第五，电源，供电源选为220V，50Hz交流电为最佳，这能够对电源线的干扰进行有效地抵抗。不过针对一些对可靠性有较高要求的情况，则要设置屏蔽层。另外，针对输入端使用电源为外接直流电源的情况，则要保证外接直流电源的稳定性。
3.4常遇到的干扰问题
PLC在工业电气自动化应用的过程中，所受到的干扰主要包括辐射干扰以及系统外引线干扰这两种，其中后者会比较严重，非常容易引起故障，而要想确保PLC工作在稳定的状态之下，必须采取一些抗干扰措施。具体来看，针对系统外引线干扰，我们可以通过良好的接地来避免这一问题，这能够起到抑制干扰的效果，进而对电压冲击危害进行防治。另外，接地线、屏蔽层以及大地能够产生闭合环路，进而在变化磁场的影响下造成感应电流，最终对信号回路造成影响，因此，做好这方面干扰也是很有必要的。
当然，PLC内部干扰也是非常值得关注的，PLC运行的时候其系统内部单元和电路会形成相互电磁辐射，之所以出现这一现象主要是因为电磁兼容设计不合理，这一问题一旦形成则很难对其进行改变，因此我们在对PLC应用之前就要选择一些电磁兼容设计合理、抗干扰能力强的系统。
4、结语
PLC在工业电气自动化中应用的研究具有很强的实践指导意义，但是受制于篇幅的限制，本文也存在很多不深入的地方，因此还希望各位同行能够加强这方面的研究及探索，为其更好的应用而努力。
参考文献
[1]刘伟光;;PLC在电气自动化系统中的应用与发展[J];黑龙江科技信息;2011年19期
[2]王赛;;利用PLC实现控制变频器的方法[J];数字技术与应用;2011年07期
[3]雷俐殊;谢菊芳;宋甜;王其昌;夏冰;;基于自由口协议的S7-200PLC与伺服电机的数据通讯[J];湖北大学学报(自然科学版);2011年02期
[4]纪彬;张建平;;PLC和触摸屏在乳品行业的CIP清洗系统中的应用[J];自动化技术与应用;2011年07期
[5]何琼;余其友;苏亮;;基于PLC的圆柱形锂离子电池激光自动焊接系统的设计[J];化工自动化及仪表;2011年07期
[6]赵洪亮;贾刚;;8SKC9215型组合开关控制系统技术改造[J];煤炭技术;2011年07期
[7]赵敏;;变频器与PLC恒压供水系统的设计与应用[J];科技资讯;2011年21期