工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中PLC的運(yùn)用分析

摘要：工業(yè)自動(dòng)化隨著現(xiàn)代社會(huì)中各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展過程中，PLC的各種相關(guān)產(chǎn)品也得到了迅速的發(fā)展，它在性能、結(jié)構(gòu)、指令以及編程方面有著不同的類型，那么其使用的場(chǎng)合也各不相同。在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展過程中，離不開PLC的發(fā)展和運(yùn)用。文章對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用進(jìn)行分析和討論，以便為工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC的發(fā)展提出理論指導(dǎo)和參考依據(jù)。
　　所謂PLC指的是可以用于編程的控制器。在現(xiàn)代社會(huì)中所使用的PLC已經(jīng)超過了簡(jiǎn)單的控制器的使用范疇，它在整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中居于主導(dǎo) 地位，從狹義上而言，PLC控制器只有一塊簡(jiǎn)單的芯片構(gòu)成，起著控制作用；從廣義而言，PLC的實(shí)際使用功能幾乎能和電腦媲美，因?yàn)镻LC具備電腦的一切功能。
一、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備構(gòu)成PLC的硬件設(shè)備有：
　　{1}電源。在PLC的運(yùn)行過程中其電源主要由芯片上的幾個(gè)針角組成，PLC是芯片構(gòu)成的電腦，所以在電源的使用方面非常節(jié)約，幾乎和電子表的用電量相等。
　　{2}中央處理設(shè)備。PLC中的CPU屬于單核處理器，其功能相當(dāng)于人類的大腦組成部分，是整個(gè)PLC工作的關(guān)鍵部分。其主要負(fù)責(zé)的功能模塊在于集運(yùn)算和邏輯功能于一身，是標(biāo)準(zhǔn)化的“思維”過程。
　　{3}存儲(chǔ)設(shè)備。該設(shè)備有運(yùn)算存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器組成，其中程序存儲(chǔ)器的功能在于對(duì)已編好的程序進(jìn)行控制和執(zhí)行；暫存器主要的功能在于將程序調(diào)入到合適的部位，然后在CPU的運(yùn)行下使PLC達(dá)到自動(dòng)化的運(yùn)行，所以暫存器在PLC中的功能在于為程序的執(zhí)行提供所需要的數(shù)據(jù)。
　　{4}輸出和輸入設(shè)備。輸出和輸入設(shè)備是為數(shù)與數(shù)之間、模塊與模塊之間以及模塊控制器之間的連接提供方便，同時(shí)在CPU中經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)要通過輸入和輸出設(shè)備進(jìn)行傳送，然后在該設(shè)備所傳送的指令下對(duì)機(jī)器進(jìn)行控制。
二、PLC的工作原理：
　　在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行中，PLC主要是通過順序邏輯掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)工作過程，該工作過程分為三個(gè)主要的組成部分：輸入采樣部分、用戶使用程序執(zhí)行部分以及輸出刷新部分。在完成這三個(gè)部分的工作后即為完成一個(gè)工作掃描周期，在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作過程中主要是用一定標(biāo)準(zhǔn)的速度重復(fù)進(jìn)行這三部分工作。
　　{1}輸入采樣部分。在該部分的工作過程中，PLC主要以掃描方式對(duì)不同接口的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行讀入，同時(shí)將讀入的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于輸出和輸入設(shè)備相應(yīng) 的單元區(qū)域內(nèi)，并要保持在一個(gè)掃描周期內(nèi)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)不發(fā)生任何變化。所以，在PLC的工作過程中要想輸入脈沖信號(hào)必須要保證輸入的脈沖信號(hào)大于一個(gè)掃描周期，這樣才能保證信號(hào)被準(zhǔn)確輸入。
　　{2}用戶使用程序執(zhí)行部分：該階段是PLC掃描周期中運(yùn)行的第二個(gè)部分，在該部分的工作過程中，PLC主要是通過梯形圖的模式按照從上到下的順序?qū)τ脩羲褂玫某绦蜻M(jìn)行掃描，針對(duì)單個(gè)梯形圖，通過先左后右、再上后下的順序進(jìn)行掃描，再對(duì)不同接觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化邏輯運(yùn)算。在完成該工作之后，針對(duì)具體的運(yùn)算結(jié)果，對(duì)存在于輸出點(diǎn)的邏輯圈內(nèi)相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域或者輸入和輸出設(shè)備中的映像區(qū)進(jìn)行刷新處理。在使用掃描技術(shù)的前提下，在一個(gè)掃描周期中只對(duì)位于梯形圖最下面部分的線圈和數(shù)據(jù)起作用，位于上部的線圈和數(shù)據(jù)則需要在下一個(gè)周期掃描時(shí)才能進(jìn)行刷新工作。
　　{3}輸出刷新部分：在PLC的工作過程中輸出刷新部分是最后一個(gè)工作階段，在該工作過程中，CPU要根據(jù)上部分的具體情況進(jìn)行處理，要在上部分輸入和輸出部分的映像區(qū)域內(nèi)對(duì)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行刷新處理，此外，還要在輸出電路中的驅(qū)動(dòng)程序幫助下對(duì)鎖定電路進(jìn)行刷新處理，同時(shí)驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的外設(shè)，這就完成了PLC的一個(gè)工作過程。
三、工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC的運(yùn)用及其分析：
　　3.1工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC的主要運(yùn)用
　　{1}控制開關(guān)量。由于PLC系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)便、速度快、維修方便和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以PLC系統(tǒng)的使用不僅可以避免大系統(tǒng)線路復(fù)雜、不易修改等問題，還可以提高系統(tǒng)的質(zhì)量，從而達(dá)到節(jié)省時(shí)間、人力和提高控制的可靠性目的。在設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)時(shí)，為保證設(shè)計(jì)的規(guī)范化，可根據(jù)控制系統(tǒng)中的要求，應(yīng)用順序控制器的公式進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)制作出順序控制器梯形圖示意圖，并進(jìn)行模擬仿真檢查。
　　{2}控制模擬量。在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的控制過程中，必須針對(duì)具體控制對(duì)象的特點(diǎn)，PLC通過一定標(biāo)準(zhǔn)的組裝成為標(biāo)準(zhǔn)化功能強(qiáng)大的控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靈活控制。組成PLC的模塊主要有主機(jī)、輸入和輸出、模擬控制、高速計(jì)數(shù)、通訊等。在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的控制過程中使用PLC進(jìn)行模擬量的控制，不僅能夠?qū)︖^程進(jìn)行控制還能夠通過編程語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的控制。在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中使用PLC在一定程度上提高了控制系統(tǒng)的精度，同時(shí)還可以對(duì)熱處理的各個(gè) 過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，給熱處理的工業(yè)自動(dòng)化過程帶來了極大的方便。
　　{3}控制位置。在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，對(duì)位置進(jìn)行控制起著重要作用。在工業(yè)設(shè)備的制造過程中，各種不同刀具的補(bǔ)償控制工作、搬運(yùn)定位的控制工作以及主軸的精確度等的控制都屬于對(duì)位置的控制。在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作過程中，PLC主要通過對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)脈沖的控制，更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)整個(gè)位置的控制目的。
　　{4}控制系統(tǒng)集中。在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的過程中，PLC不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的控制，還能夠?qū)ο到y(tǒng)本身進(jìn)行控制，如對(duì)系統(tǒng)的故障進(jìn)行檢測(cè)等。在該工作的進(jìn)行過程中，主要通過故障檢測(cè)和錯(cuò)誤檢測(cè)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。在機(jī)床的工作過程中其每個(gè)工作的實(shí)現(xiàn)都需要一定的時(shí)間作基礎(chǔ)，可在單個(gè)工作的實(shí)施過程中設(shè)置定時(shí)器，同時(shí)將定時(shí)器的信號(hào)作為停機(jī)和啟動(dòng)的信號(hào)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作過程中，電控系統(tǒng)的不同工作部分之間存在著一定的邏輯關(guān)系，在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)破壞系統(tǒng)運(yùn)行的邏輯關(guān)系，所以需要將控制系統(tǒng)集中化進(jìn)行故障的處理。{5}控制電動(dòng)機(jī)的變頻和調(diào)速。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC的使用可以將其指令和變頻器一起使用，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和速度的調(diào)控。在PLC和PWM的工作過程中需要加平滑電路，在完成該工作后要對(duì)PWM中的t值進(jìn)行設(shè)定來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，該轉(zhuǎn)速和t值成正比例關(guān)系，PWM指令中的脈沖的大小能夠影響到電壓紋波�？傊�，在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的使用過程中PLC功能越強(qiáng)大，指令就越豐富，使用途徑更加廣泛。
　　3.2工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC應(yīng)用分析
　　PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用使工業(yè)自動(dòng)化發(fā)生了巨大變化，它為不同的工業(yè)自動(dòng)化提供了廣泛的應(yīng)用。PLC的主要作用在于為工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的提供更加完善和穩(wěn)定的方案。隨著現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通信設(shè)備的逐漸完善和飛速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也發(fā)生了重大的變化，同時(shí)PLC新技術(shù) 系統(tǒng)開放性的增加更加擴(kuò)大了工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用范疇。
　　PLC是將各種技術(shù)如計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、先進(jìn)制造以及通信技術(shù)為一體來實(shí)現(xiàn)單機(jī)到車間再到整個(gè)工廠自動(dòng)化的控制，它是整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部位。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展使個(gè)人計(jì)算機(jī)的使用更加廣泛，從而使PLC的功能更加強(qiáng)大和靈活。作為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化過程中三大支柱之一的PLC技術(shù)已經(jīng)在眾多的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域（機(jī)械制造、化工、石油以及鋼鐵）中廣泛應(yīng)用。PLC的應(yīng)用模式也從簡(jiǎn)單的邏輯和順序控制發(fā)展到具有一定水平和復(fù)雜程度的運(yùn)動(dòng)控制、信息控制等。
PLC的應(yīng)用領(lǐng)域的分析主要有：
　　①對(duì)邏輯控制進(jìn)行分析。該領(lǐng)域是PLC的應(yīng)用中最為廣泛和基本的范疇，它將傳統(tǒng)的繼電器替換，可以進(jìn)行邏輯和順序控制，同時(shí)不僅能用于單臺(tái)設(shè)備的控制也能用于多臺(tái)設(shè)備的控制，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流水作業(yè)。
　�、趯�(duì)運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行分析。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC對(duì)運(yùn)動(dòng)控制分析主要是通過對(duì)脈沖的控制實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)，在該過程中脈沖的位移量很小，所以，使用PLC的運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行分析具有較高的精度。
　　③對(duì)過程控制進(jìn)行分析。這主要是對(duì)各種模擬量進(jìn)行分析，并保證系統(tǒng)正常的工作。這主要通過閉環(huán)和開環(huán)進(jìn)行控制，這主要用于工業(yè)自動(dòng)化中的冶金、化工、鍋爐等的控制。
　�、軐�(duì)信息控制進(jìn)行分析。在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中運(yùn)用PLC具有的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及排序等功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理。這意味著PLC在數(shù)據(jù)處理和信息化方向上的轉(zhuǎn)化。
　　工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量并能節(jié)省大量的人力。PLC的使用能夠在線對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)并制定標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)。同時(shí)對(duì)工業(yè) 自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC的分析發(fā)現(xiàn)，PLC長(zhǎng)期在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展中居于主體地位，它是整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中最為重要的因子。
四、結(jié)語(yǔ)：
總之，在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中使用PLC技術(shù)不僅能夠在一定程度上節(jié)省大量的人力和物力，還能夠提高工業(yè)行業(yè)的自動(dòng)化水平，使得各項(xiàng)工作的進(jìn)行更加的方便和完善。所以，一定要盡最大的能力做好工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC的分析工作，使PLC在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的發(fā)展更加美好。

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