PLC在工业自动化控制中的有效运用分析

发表时间:2020/8/24   来源:《基层建设》2020年第12期   作者:刘霖
[导读] 摘要:近年来,随着科学技术的进步和发展,我国的工业化进程不断加快PLC在工业的各个方面的应用被广泛提升。
        武钢日铁(武汉)镀锡板有限公司  湖北武汉  430080
        摘要:近年来,随着科学技术的进步和发展,我国的工业化进程不断加快PLC在工业的各个方面的应用被广泛提升。PLC技术作为一种电子设备与电脑相似,它为工人提供了方便程序和设计并且帮助实现工业自动化控制,极大地提高了工作效率。PLC程序由于其自身的特点,为人类工业化进程提供了广泛的帮助。当然,PLC还有一些改进的地方,因此需要不断发展和研究这一技术,发现和解决实践中存在的问题。
        关键词:PLC 技术;工业自动化控制;有效运用
        一、简述 PLC 技术的含义、构成、特点、工作原理
        (一)含义
        PLC可编程控制器(programmablelogiccontroller)采用可编程存储器,在其内部存储器中实现计数运算、顺序控制、逻辑运算、算术运算、定时等面向用户的指令,并通过模拟或数字输入/输出,从而实现对不同类型的生产或机械过程的控制。由于通信技术、计算机技术和自动控制技术的有机结合,在自动控制领域得到了广泛的应用。PLC是根据工业环境生产的,对于PLC的初步设计,主要目的是将单机设备的工作环境控制扩展到整个工厂的自动化产业化。随着软件程序和硬件设计开发的不断增加,编程过程也更加简单、易于操作,使得PLC控制更加灵活。
        (二)构成
        PLC主要由以下方面构成:①电源:系统中起着非常重要的作用。交流电压波动一般在±10%或±15%范围内。PLC可直接与交流电网连接,无需其他措施。②CPU:中央处理单元是PLC的控制中心,控制着整个设备,扮演着很重要的角色。③存储:存储系统软件程序。④输入输出接口电路。⑤功能模块:包括定位、计数等功能。⑥通信模块:与其他设备通信。
        (三)特点
        PLC技术作为一种应用较为广泛的自动化技术,在实际应用过程中具有许多特点:一方面,操作人员主要依靠逻辑图等编程语言进行编程,因此具有操作和使用简单的特点;另一方面,PLC程序还具有在线修改的特点,有利于操作人员对技术系统进行现场调试。此外,PLC技术具有很强的可靠性和适应性,可以保证用户在技术应用过程中根据自己的需要进行个性化的调整。最后,在实际应用过程中,PLC技术可以通过软件代替中间继电器控制,使安装操作更加方便,促进各项工作的有效开展。
        (四)工作原理
        在使用PLC时,用户可以根据实际使用情况选择具体类型,其主要品牌有三菱、西门子等。该技术采用较为常见的编程方法梯形图编程、指令表编程和功能模块编程,有顺序功能流程图编程和结构化文本语言编程两种编程方法,其使用较少,但PLC的工作原理是一样的。在其内部处理阶段,PLC复位将监视定时器,并在运行过程中进行自我诊断,如检查硬件和用户存储器。如果检查后一切正常,则继续以下操作,一旦发现异常,结合误差程度报警或停止PLC运行。通信服务阶段也称为通信处理阶段、通信操作阶段或外围通信阶段。此时,PLC将响应编程工具输入的命令,用微处理器与外部智能装置通信,更新编程工具的显示内容。
        二、PLC 技术在工业自动化控制中的具体运用
        现阶段,PLC控制技术在我国已经非常成熟,已经广泛应用于工业自动化生产领域。例如,西门子S7-300和S7-400PLC采用功能模块,具有较强的过程控制能力,现已得到广泛应用。具体来说,工业自动化中的PLC控制技术主要应用于开关控制、模拟控制、顺序控制、系统集中控制、远程控制和运动控制等方面。下面对这几个方面具体阐述说明。
        1.开关量控制。

PLC的优点包括速度快、接触软、接线和维护简单、可靠性强等,在显著提高系统性能的同时,大大节省了时间和人力,并最大程度地解决了系统中线路复杂、难以修改的问题。与传统继电器不同,PLC具有自动切换控制。中间继电器按公式设计顺序控制器和控制系统的动作,其所在部分的控制器可以画出梯形图,通过仿真可以对系统和设备进行检查,从而大大提高了设备的可靠性,同时保证设计的规范化。PLC控制技术是通过编程来工作的,那么其开关量的控制也必须通过编程来进行具体的操作。不同的工业领域需要不同的专业设备,因此具体的控制器也不尽相同。通过开关量的编程控制,保证了生产的顺利进行,可靠性高。
        2.模拟控制。在工业自动化系统的控制过程中,必须针对特定控制对象,PLC通过一定的标准装配成一个标准化的功能强大的控制系统,从而实现对系统的灵活控制。PLC的主要模块有主机、输入输出、模拟控制、高速计数、通信等。在工业自动化系统的控制过程中,利用PLC控制模拟量不仅可以控制过程,还可以通过编程语句实现对仪表的控制。在工业自动化系统中,PLC的使用在一定程度上提高了控制系统的精度。同时,还能严格控制热处理的各个过程,给热处理的工业自动化过程带来极大的便利。
        3.顺序控制。一些工业产品的生产必须遵循严格的流程和顺序,而使用计算机来确保这些生产环节按顺序进行就是工业生产的顺序控制。PLC技术在顺序控制中的应用,取代了继电器触点的控制方式。继电器的触点开关容易受到外界温度、湿度和空气条件的影响,可能导致漏电等情况,具有一定的风险。采用PLC技术,只需将指令输入计算机系统就可以完成顺序控制,不仅易于控制,而且可以极大地保证员工的人身安全。
        4.集中系统控制。在工业自动化控制系统的过程中,PLC不仅可以实现自动控制,还可以控制系统本身,如故障检测系统。在本工作过程中,主要通过故障检测和错误检测对系统进行监控。在机床的工作过程中,每一项工作的实现都需要一定的时间作为基础。定时器可以在单个工作的执行过程中设置,定时器的信号作为停止和启动的信号。PLC在工业自动化控制系统工作过程中,电子控制系统的不同部分之间存在逻辑关系,在设备发生故障时会破坏系统运行的逻辑关系,因此需要集中控制系统进行故障处理。
        5. 远程控制。在过去的工业生产控制中,计算机设备必须放置在生产现场附近。通过PLC技术的应用,可以远程控制工业生产,员工可以远程控制工业生产。这种远程控制的实现离不开互联网的通讯功能和接口。通过远程访问计算机网络,将员工连接到生产控制系统,尽快解决工业生产中出现的问题。远程控制方式有四种:PLC模块与智能终端互联、PLC模块与控制网络互联、PLC模块与计算机互联、PLC模块与以太网互联。
        6. 运动控制。PLC指令系统还可以与系统变频器结合,控制工业按键的速度。在输出变频器与PLC之间平滑安装电压回路,并通过设定t值来控制脉宽调制的工作,脉宽调制指令以输出脉冲周期来控制输出电压纹波,因为脉冲控制位移较小,一般不会产生数据偏差,所以PLC变频调速控制精度可以满足要求。
        三、结束语
        从以上讨论中不难发现,PLC技术在整个工业自动化控制中起到了至关重要的作用,随着科学技术的不断发展以及社会的不断进步,PLC系统的整体技术也在逐步完善和进步,逐步为工业自动化的发展做出贡献。我们应该合理利用PLC技术,扬长避短,在使用PLC进行研发的过程中,不断努力避免可能的影响因素,使PLC在工作中发挥最大的作用,有利于工业自动化系统的编程和监控,达到目的合理利用,还要随着科学的发展和不断提高PLC的技术水平,使其更高效、更极限地帮助工业自动化建设,有利于工业发展的进一步推进。
        参考文献:
        [1]朱来东,赵国顺,叶云飞,等.物联网技术在工业自动化中的应用分析[J].山东工业技术,2018,(16):136,179.
        [2]熊旻燕.PLC控制技术在工业自动化中的应用分析[J].时代农机,2018,45(1):78.
        [3]许亮.冶金工业自动化中PLC技术的应用探析[J].科技创新与应用,2016,(6):94-95.
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