本文選自國(guó)家級(jí)期刊《科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)》，《科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)》是經(jīng)國(guó)家新聞出版總署批準(zhǔn)的，由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司主管、中國(guó)宇航出版社-北京合作創(chuàng)新國(guó)際科技服 務(wù)中心主辦的科技綜合類期刊；《科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)》雜志面向國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行；讀者對(duì)象定位于各單位科研管理人員、科技企業(yè)科研開(kāi)發(fā)人員、高等院校師生、科研院 所工作人員、各大企業(yè)的廣大科技工作者和關(guān)心高科技轉(zhuǎn)化的社會(huì)各界人士。
　　摘要：本文以PCL可編程控制器為研究對(duì)象，著眼于電氣控制，從它的應(yīng)用特點(diǎn)分析以及其在電氣控制中的應(yīng)用形式分析這兩個(gè)方面入手，圍繞可編程控制器在電氣控制中的應(yīng)用問(wèn)題展開(kāi)了較為詳細(xì)的分析與闡述，并據(jù)此論證了可編程控制器在提高電氣控制工作質(zhì)量與工作效率的過(guò)程中所起到的至關(guān)重要的作用與意義。

　　關(guān)鍵詞：PCL,電氣設(shè)備,控制,運(yùn)用

　　一、PCL在自動(dòng)化領(lǐng)域中的重要地位

　　60年代初期，在全球工業(yè)技術(shù)改革浪潮的沖擊下，美國(guó)通用汽車公司在1968年開(kāi)發(fā)出了一種新型控制器，70年代又引進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)，擴(kuò)展增強(qiáng)了其功能，稱為可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）。

　　早期的PCL產(chǎn)品多為代替繼電器而設(shè)計(jì)的，只有算術(shù)邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)等功能，一般用于開(kāi)關(guān)量控制，進(jìn)入80年代，PLC得到了驚人的發(fā)展，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了開(kāi)關(guān)量控制功能，可編程控制器在設(shè)計(jì)、性能和應(yīng)用規(guī)模越來(lái)越大，已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的一種通用的重要控制裝置，具有許多傳統(tǒng)控制裝置所不具備的優(yōu)點(diǎn)：

　　1.編程簡(jiǎn)單。易于掌握

　　使用者通過(guò)編程器活計(jì)算機(jī)，用電器技術(shù)員普遍熟悉的編程語(yǔ)言（如梯形圖、邏輯語(yǔ)言等）就可以操作使用PLC.

　　2.功能完善

　　現(xiàn)在的PLC具有數(shù)字量和模擬量輸入、輸出，邏輯和算術(shù)運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制、功率驅(qū)動(dòng)、自檢、顯示、聯(lián)網(wǎng)通訊、人機(jī)對(duì)話等功能；

　　3.程序修改、測(cè)試靈活方便

　　4.體積小，節(jié)省能源

　　5.有極高的可靠性

　　PLC的故障率幾乎為零，其平局無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間可達(dá)6—10年

　　可編程控制器幾乎覆蓋了傳統(tǒng)繼電器控制的所有領(lǐng)域。現(xiàn)代微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，大大加強(qiáng)了PLC數(shù)學(xué)運(yùn)算數(shù)據(jù)處理、圖形顯示、聯(lián)通通訊等功能，使PLC迅速想過(guò)程控制發(fā)展。

　　二、PLC的基本工作過(guò)程

　　在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)滿足被控對(duì)象的基本要求，并對(duì)實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行研究、收集資料，并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員與操作人員的密切配合，共同擬定可操作方案，對(duì)可能潛在的問(wèn)題進(jìn)行共同分析、共同解決。并在滿足各方控制要求的前提下，考慮控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性與經(jīng)濟(jì)性，方便后期的使用及維修，并確保電氣控制的安全性、穩(wěn)定性。PLC在電氣控制中的基本工作過(guò)程為：

　　1.控制信號(hào)的直接輸入：在系統(tǒng)軟件的控制下，按照順序?qū)�輸入點(diǎn)進(jìn)行掃描，并讀取輸入點(diǎn)的狀態(tài)。

　　2.程序的執(zhí)行：對(duì)用戶程序中的指令按順序掃描，并根據(jù)輸入的狀態(tài)及指令進(jìn)行邏輯性運(yùn)算。

　　3.控制信號(hào)的輸出：根據(jù)以上邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各個(gè)輸出點(diǎn)同時(shí)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)所需的邏輯控制功能。

　　以上過(guò)程完成后，再重新開(kāi)始，并反復(fù)執(zhí)行，每執(zhí)行一次即完成一個(gè)掃描周期。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，很多機(jī)械設(shè)備的工作流程可分為一系列不斷重復(fù)的順序動(dòng)作，而PLC的工作程序恰與其相似，因此PLC程序能很好地與機(jī)器動(dòng)作相對(duì)應(yīng)，且程序的編制簡(jiǎn)單、直觀，易于修改，減少了開(kāi)發(fā)軟件的費(fèi)用，并縮短軟件開(kāi)發(fā)周期。

　　三、PLC在電氣控制中的應(yīng)用

　　1.開(kāi)關(guān)量邏輯的控制

　　這是PLC控制技術(shù)中最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。替代了傳統(tǒng)的繼電器電路，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)順序控制及邏輯控制，既適用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可以應(yīng)用于自動(dòng)化流水線中，如生產(chǎn)線、組合機(jī)床、磨床、鏜床和龍門刨床等。

　　2.控制模擬量

　　在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)很多連續(xù)變化的物理量，如溫度、速度、流量、液位、壓力等模擬量。這些模擬量可通過(guò)數(shù)字量之間D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換得以實(shí)現(xiàn)，確保編程器對(duì)模擬量實(shí)現(xiàn)處理。

　　3.集中式控制系統(tǒng)

　　集中式控制系統(tǒng)主要采用一臺(tái)功能較強(qiáng)大的PLC監(jiān)視系統(tǒng)、對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，已形成“中央集中式”的計(jì)算機(jī)控制體系。在該項(xiàng)系統(tǒng)中，每個(gè)設(shè)備之間的連鎖、聯(lián)絡(luò)關(guān)系以及運(yùn)行順序等都由中央PLC來(lái)統(tǒng)一完成�？梢�(jiàn)，集中式控制系統(tǒng)比單機(jī)控制系統(tǒng)的成本低，更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。但如果其中一個(gè)控制對(duì)象的程序需要做出改變，就要停止中央PLC的控制，同時(shí)其他控制對(duì)象也隨之停止運(yùn)行。

　　4.分散控制系統(tǒng)

　　在分散控制系統(tǒng)中，每一個(gè)控制對(duì)象都需要設(shè)置一臺(tái)PLC，每臺(tái)PLC之間能通過(guò)信號(hào)的傳遞而產(chǎn)生內(nèi)部響應(yīng)、發(fā)令或連鎖等，或者可由上位機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)通信總線完成通信任務(wù)。分散控制系統(tǒng)中采取多臺(tái)機(jī)械生產(chǎn)線控制的方式，每條生產(chǎn)線之間都有數(shù)據(jù)相連接，由于每個(gè)控制對(duì)象都是由自身的PLC來(lái)控制，所以如果某臺(tái)PLC運(yùn)行停止，對(duì)其他PLC不會(huì)產(chǎn)生影響。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前可由PLC承擔(dān)底層的控制任務(wù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，將PLC和過(guò)程控制二者結(jié)合。

　　5.運(yùn)動(dòng)控制

　　PLC能夠?qū)�圓周運(yùn)動(dòng)或者直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。在控制機(jī)構(gòu)的配置中，過(guò)去進(jìn)行的為直接應(yīng)用于傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，而現(xiàn)在則可以采取專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。例如多軸位置的控制模塊、伺服電機(jī)其單軸、可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)等，PLC可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、機(jī)械、電梯、機(jī)床等多種場(chǎng)合。

　　6.數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用

　　PLC在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，具備數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)運(yùn)算、查表、排序及操作等功能，并完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析與處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)同時(shí)具備參考價(jià)值，并完成控制操作。另外，這些數(shù)據(jù)也可以通過(guò)通信功能的實(shí)現(xiàn)而傳輸?shù)街悄苎b置中，或者打印成表。目前數(shù)據(jù)處理多應(yīng)用于大型控制系統(tǒng)中，如過(guò)程控制系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等。

　　四、PLC可編程控制器運(yùn)用的體會(huì)

　　1.PLC在選型時(shí)應(yīng)留有“擴(kuò)展”的余地PLC對(duì)于開(kāi)關(guān)最的邏輯控制是非常易于實(shí)現(xiàn)的，而且對(duì)一些模擬量及適時(shí)控制、通訊功能等，其處理能力也很強(qiáng)．為了便于系統(tǒng)設(shè)備的更新升級(jí)，最好在設(shè)計(jì)選型初期留有“擴(kuò)展”余地．

　　2.在使用中對(duì)模塊的使用應(yīng)采取相應(yīng)措施以輸出模塊為例，必須考慮輸出負(fù)載的性質(zhì)；

　　1)阻性負(fù)載：主要考慮輸出器件的容量和整個(gè)模塊的容量．

　　2)感性負(fù)載：除考慮輸出器件的容量外，還需要在負(fù)載回路中采取相應(yīng)的措施：在直流回路中加釋放=極管，在交流回路中加RC浪涌吸收回路；對(duì)輸入模塊，尤其是晶體管或TTL輸入型的應(yīng)考慮漏電流對(duì)其它輸入信號(hào)的影響：一般I漏<1．3mA．

　　3.正確使用COM端子在實(shí)際接線時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，如果將COM端片面認(rèn)為是“接地”端貝0會(huì)造成故障．如在變速時(shí)，變速的電磁離合器，有一端是套接在軸上的，而它義

　　與設(shè)備的“地”相連，如將控制電源加在上面，則會(huì)引起電源對(duì)地短路故障，因此必須注意正確使用C0M端子．

　　4.為節(jié)省硬件投資，可在程序設(shè)計(jì)上下功夫．

　　五、PLC可編控制器的發(fā)展趨勢(shì)

　　國(guó)外PLC已進(jìn)入新時(shí)代，更新?lián)Q代越來(lái)越快，其發(fā)展趨勢(shì)為：

　　1.產(chǎn)品向大、小兩個(gè)方向發(fā)展

　　出現(xiàn)了I／0點(diǎn)數(shù)上萬(wàn)的超大型PLC，使用32位或更高的微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器，使PLC的掃描速度高速化，不少PLC每毫秒可以掃描1024點(diǎn)，為PLC增加精確性和提高速度控制以及PID調(diào)節(jié)功能創(chuàng)造了條件．小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，最小配置的I／O點(diǎn)數(shù)可以用來(lái)代替最小的繼電器系統(tǒng)．

　　2.發(fā)展智能化功能模塊

　　開(kāi)發(fā)了高級(jí)計(jì)數(shù)器模塊、信號(hào)調(diào)整模塊、伺服單元模塊、參數(shù)自調(diào)整模塊，高速PID模塊、條形碼閱讀檢測(cè)模塊、聲控模塊等，使PLC的控制功能大大加強(qiáng)．

　　3.加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通訊功能

　　為了滿足各種工業(yè)環(huán)境下的控制要求，近年來(lái)開(kāi)發(fā)的PLC都加強(qiáng)了通訊功能，各種廠家的PLC系列中最小的也具備與上位PLC及其它計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊的功能．

　　4.廣泛應(yīng)用可靠性技術(shù)

　　新近推出的PLC將自診斷、冗余和容錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用于PLC的可靠性設(shè)計(jì)，使無(wú)故障運(yùn)行達(dá)到數(shù)萬(wàn)�。�

　　5.編程語(yǔ)言有重大發(fā)展PLC的功能不斷豐富和加強(qiáng)，相繼推出了新的

　　流程圖語(yǔ)言、專用高級(jí)語(yǔ)言和順序功能圖編程語(yǔ)言，編程工具向小型化、便攜式、多功能方向發(fā)展．

　　6.PLC綜合技術(shù)發(fā)展迅速充分利用計(jì)算機(jī)、儀器儀表、低壓電氣技術(shù)的成就發(fā)展PLC綜合技術(shù)．

　　六、結(jié)束語(yǔ)

　　由此可見(jiàn)，在指定范圍內(nèi)，可編程序控制器以其高性能價(jià)格取勝，并憑借其適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、使用方便等突出特點(diǎn)在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。再加上PLC制造成本的不斷下降、功能的不斷加強(qiáng)，已成為工業(yè)企業(yè)電氣控制中的首選設(shè)備。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]蔡新華PLC的運(yùn)用[M]北京航空航天大學(xué)出版社2008

　　[2]王永華現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M]北京北京航空航天出版社2003

　　[3]金廣業(yè)，李景學(xué)．可編程程序控制器原理與應(yīng)用[M]．北京：電予工業(yè)出版社．

---

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自：http://www.jinnzone.com/dianlilw/20581.html