基于PLC 控制的工业自动化技术研究

2020-02-25李业刚

山东农业工程学院学报 2020年2期

李业刚

（宿州职业技术学院机电工程系安徽宿州 234000）

0.引言

随着信息技术的飞速发展，虽然PLC 控制技术的发展时间相对较短，但PLC 控制技术却取得了许多重大突破，这也使PLC 控制成为工业自动化技术的核心，有效满足了各种工业自动化产品的控制要求。在发展初期，PLC 控制主要用于继电器控制，从而使PLC 能够代替原有的核心系统，实现了对继电器的有效控制，虽然PLC 控制在应用范围上受到一定限制，但PLC 控制凭借其强大的控制性能，使其日益受到工业领域的重视，这也使PLC 控制技术得到了进一步的发展。时至今日，PLC 控制技术得以不断成熟，其应用范围也不断扩大，这也使工业领域在自动化产品研发中越来越依赖于PLC 控制技术，从而使越来越多的工业自动化产品进入到人们的日常生活中。与此同时，在工业自动化中要想更加高效的应用PLC 控制技术，就必须要对PLC 控制技术的原理及其抗干扰方面进行更深层次的研究，不断探寻更加先进的控制方式，才能更好推动PLC 控制技术在工业自动化中的应用。

1.PLC 控制技术的概念及功能

1.1 PLC 控制技术的基本概念

在上世纪七十年代，人们发现一种新型的控制技术，即PLC 控制技术。该技术发展至今已经历经将近半个世纪的时间，PLC 又被称之为可编缉逻辑控制器，将PLC 与自动化技术、通信技术以及计算机技术进行有机结合，能够大大提高工业自动化领域的生产水平，改变原有工业产品的控制方式。现阶段，我国工业领域已经广泛应用PLC 控制技术，除了在各类自动化产品中能够应用PLC 控制技术以外，在许多控制问题上，都能利用PLC 控制技术来进行解决，从而大大满足工业领域的控制功能要求。 PLC 控制技术具有非常高的安全性，并可对设备结构进行模块化控制，就目前来看，由于人们对工业自动化产品的要求不断提高，这也使工业领域对PLC 控制技术的应用有了更高的要求，而这就需要进一步加大PLC 控制技术的研究力度，使基于PLC 的自动化产品性能得以不断的完善。

1.2 PLC 控制技术的功能体现

相比于计算机结构来说，PLC 控制技术在结构上有许多共通点，不过PLC 作为一种重要的控制器件，其自身也存在一定的特殊性，为了使其自身功能得以不断扩展，这也使PLC 和计算机之间存在着较大差异。将PLC 与微电子技术进行结合应用，可使PLC 实现顺序控制，根据输入的控制信号，能够有效控制现场中的各种自动化设备，使这些自动化设备能够严格按照特定的流程来进行运行。对于PLC 控制技术来说，其功能有许多，如限位控制、技术控制、开关量控制等，利用这些功能，能够使PLC 控制技术集成到自动化设备中，从而更好满足系统集成化的发展要求，使工业自动化进程得到进一步的推动。

2.基于PLC 控制的工业自动化原理及现状

2.1 基于PLC 控制的工业自动化原理

基于PLC 控制的工业自动化技术往往涉及到许多技术，通过多种技术的综合运用，才能使自动化设备完成特定的功能和作业任务。PLC 控制在工业自动化中的应用，主要涉及到三个环节，分别是输入采样、程序执行与输出，这三个环节也是PLC 控制在工业自动化中的应用原理，而且上述三个环节能够形成一个完整回路，从而确保PLC能够对工业自动化设备进行精确控制。在输入采样环节中，其也是PLC 控制在工业自动化设备中进行应用的首要环节，PLC 能够对各种输入数据及状态进行顺序扫描，并将所有扫描到的输入数据及状态存储至映像区中的各个控制单元，在输入采样完毕后，PLC 会自动执行用户程序，并执行数据刷新动作，以此验证输入的数据及状态是否正确。对于PLC 来说，其在执行用户程序与输出结果时，其内部各个控制单元中存储的数据及状态是不会发生变化的，因此需要对两者之间的时间差进行控制，方可保证其不会发生改变。在执行程序环节中，PLC 会对用户下达的程序命令进行自动扫描，以此确保用户程序能够被读取。通常来说，在对用户下达的程序命令进行扫描时，需要按照特定的顺序和方法来对程序进行执行，以此获得最终结果。此外，还要对该环节中扫描到的数据及状态与上一环节中的数据和状态进行核对，判断两者是否相等，这样才能决策出是否需要对用户下达的程序命令进行执行。在结果输出环节中，其也是PLC 控制原理中的最后一个环节，PLC 会对输入采样环节与执行程序环节的数据及状态执行刷新，并利用输出电路对外部设备进行驱动，从而使核心系统的运行得到有效控制。由此可见，上述三个环节共同组成了PLC 控制技术的整个周期。

2.2 基于PLC 控制的工业自动化发展现状

在工业自动化发展中，PLC 控制技术所发挥的作用是其他技术所无法代替的，但PLC 控制技术在操作上是否规范，在应用PLC 控制技术时需要注意哪些问题，也已成为目前我国对基于PLC 控制的工业自动化技术研究中非常关注的问题。就目前来看，在基于PLC 控制的工业自动化发展现状中，主要关注以下问题的研究：其一是温度问题的研究，温度会对PLC 控制技术的应用性能产生重要影响，PLC 控制器能够在0℃-55℃的温度范围内正常工作，因此需要对PLC 控制器进行正确安装，避免高温位置，如果安装位置的周围温度较高，则应配备相应的散热装置。此外，PLC 安装不可在低温环境下进行，如有必要，可采取相应的保暖措施；其二是湿度问题的研究，湿度也会对PLC控制器的性能产生重要影响，空气湿度过大，很难保障PLC 控制器的可靠性，据相关研究表明，当空气相对湿度超过85%以上时，便会对PLC 控制器的工作性能造成影响，因此要想确保PLC 控制能够正常运行，就必须要确保空气相对湿度在85%以下，并且不会发生凝露现象；其三是振动问题的研究，当自动化设备运转时，振动会降低设备中PLC 控制器的性能，因此需要避免将PLC 控制器安装到振动频繁区域，使PLC 控制器能够远离振动源，如有必要，还可设置减振装置来削弱振动给PLC 造成的不利影响；其四是电源问题的研究，据研究表明，只有在50Hz、220V 交流电的驱动下，才能确保PLC 设备的正常运行，此外还需要PLC 设备具备一定的抗干扰性能，在必要时可通过屏蔽层的设置来削弱电源线给PLC 设备造成的干扰，并尽量采用直流稳压式电源。

3.基于PLC 控制的工业自动化技术应用

3.1 过程控制

在基于PLC 控制的工业自动化技术中，过程控制的目的是操作模拟量，利用模拟量来对工业自动化设备进行实时监控，通过对设备中模拟量的电压、电流及温度等相关参数的检测，从而判断PLC 控制设备的运行情况。根据PLC 控制的自身特点，结合用户的实际需要，对开关量进行相应的设置，能够使PLC 根据具体的操作流程来进行控制。在过程控制中，闭环和开环的作用非常重要，这种控制方式使PLC 控制设备在冶金、化工及石油等诸多领域中发挥着十分明显的控制效果。

3.2 信息控制

信息控制也是PLC 在工业自动化技术中的主要控制方式，这种控制方式能够对数据进行自动处理，在信息控制过程中，根据具体的控制目的，PLC 自动化设备会对生产过程中的各种信息进行采集、存储、处理和传输，通过分析数据，并结合PLC 技术的相关标准及要求，以此实现对设备的有效控制。现如今，信息控制已经成为PLC 控制技术进行信息化转变的重要途径。