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        PLC在工業(yè)自動化的應(yīng)用

        2017-07-07 21:22:27孫偉峰李文龍
        卷宗 2017年8期
        關(guān)鍵詞:自動化

        孫偉峰+李文龍

        摘 要:隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,逐步涌現(xiàn)出一批便于人們使用的控制系統(tǒng)。其中,PLC作為專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字系統(tǒng),成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的一個重要組成部分。PLC的應(yīng)用,有效的提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和水平,本文主要分析PLC的概念及特征,闡述PLC在工業(yè)自動化應(yīng)用中的作用,并討論PLC的通信功能與發(fā)展趨勢。

        關(guān)鍵詞:PLC;自動化;通信

        1 PLC的概念及特征

        可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程??删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計?!?/p>

        PLC具有如下特點,編程方法簡單易學(xué),可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),通用性強(qiáng),系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少,維修工作量小,維修方便,體積小,能耗低。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便,已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中。

        PLC一般具有以下功能:一是32位高速計數(shù)器。計數(shù)頻率可達(dá)100 kHz,當(dāng)計數(shù)值達(dá)到預(yù)制值時,可以通過中斷來改變PLC的輸出,使計數(shù)頻率受到限制。二是高速輸出功能,有脈沖列輸出和脈寬調(diào)制的高速輸出功能。三是脈沖捕獲功能,可以捕獲、輸入脈沖。

        2 PLC在工業(yè)自動化應(yīng)用中的作用

        PLC在工業(yè)自動化中起著舉足輕重的作用,在國內(nèi)外已廣泛應(yīng) 用于機(jī)械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、交通等行業(yè)。經(jīng)驗表明,80%以上的工業(yè)控制可以使用PLC來完成。主要有以下幾個方面:

        1.模擬量控制

        根據(jù)控制對象特征,PLC通過組合功能模塊組裝能成功地控制系統(tǒng),來靈活實現(xiàn)系統(tǒng)控制。PLC有主機(jī)模塊、I/0模塊、高速計數(shù)模塊、位控制模塊、模擬量控制模塊、通信模塊等。PLC的模擬量控制能大大地提高過程控制系統(tǒng)的精度,它可以對熱處理的升溫、降溫、保溫等過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制,給熱處理過程的控制設(shè)計和維護(hù)帶來了極大的方便,這是以往的儀表控制系統(tǒng)很難實現(xiàn)的。

        2.開關(guān)量控制

        PLC的開關(guān)量控制能夠提升控制的可靠性,它是基于中問繼電器控制系統(tǒng)的動作,進(jìn)而通過順序控制器的公式而設(shè)計出來的。另外,在其設(shè)計上具有規(guī)范性與科學(xué)性。

        3.位置控制

        位置控制作為工業(yè)自動化控制中的重點,PLC可通過控制步進(jìn)電機(jī),給步進(jìn)電機(jī)繞組發(fā)出脈沖,并且能精確地確定步進(jìn)電機(jī)位移,以此來達(dá)到位置控制的目的。

        3 PLC的通信功能與發(fā)展趨勢

        1.PLC的通信功能

        伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,PLC通信變得日趨廣泛。PLC通信主要分為PLC之間的通信和PLC與其他智能設(shè)備之間的通信。PLC的通信可傳遞那些重要的數(shù)據(jù),可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等;大中型可編程邏輯控制器通信總線(含接口設(shè)備和電纜)應(yīng)1:1冗余配置,通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn),通信距離應(yīng)滿足裝置實際要求。

        可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中,上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps,通信負(fù)荷不大于60%。

        2.PLC的發(fā)展趨勢

        隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大,PLC技術(shù)及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷改進(jìn),功能日益強(qiáng)大,性價比越來越高。

        (1)一方面,大力發(fā)展速度更快、性價比更高的小型和超小型PLC。以適應(yīng)單機(jī)及小型自動控制的需要。另一方面,向高速度、大容量、技術(shù)完善的大型PLC方向發(fā)展。隨著復(fù)雜系統(tǒng)控制的要求越來越高和微處理器與計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對PLC的信息處理速度要求也越來越高,要求用戶存儲器容量也越來越大。

        (2)為滿足工業(yè)自動化各種控制系統(tǒng)的需要,近年來,PLC廠家先后開發(fā)了不少新件和模塊,如智能I/O模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測PLC外部故障的專用智能模塊等,這些模塊的開發(fā)和應(yīng)用不僅增強(qiáng)了功能,擴(kuò)展了PLC的應(yīng)用范圍,還提高了系統(tǒng)的可靠性。

        (3)PLC網(wǎng)絡(luò)控制是當(dāng)前控制系統(tǒng)和PLC技術(shù)發(fā)展的潮流。PLC與PLC之間的聯(lián)網(wǎng)通信、PLC與上位計算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通信已得到廣泛應(yīng)用。目前,PLC制造商都在發(fā)展自己專用的通信模塊和通信軟件以加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)能力。各PLC制造商之間也在協(xié)商指定通用的通信標(biāo)準(zhǔn),以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC已成為集散控制系統(tǒng)(DCS)不可缺少的組成部分。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,通過本文,充分了解了PLC在工業(yè)自動化應(yīng)用中的作用及PLC的通信功能、發(fā)展趨勢。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,PLC控制技術(shù)的發(fā)展速度也會隨之加快。PLC作為工業(yè)自動化中重要的組成部分,對于未來的工業(yè)生產(chǎn)具有重要作用,它一定會使我國的工業(yè)生產(chǎn)迅猛發(fā)展。

        參考文獻(xiàn)

        1.廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社

        2.羅勇.PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力,2012,(11):102-103

        3.劉明.PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用.江蘇科技信息,2014,(11):40-41

        作者簡介

        李文龍(1995-),男,漢族,鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)2014級學(xué)生,研究方向:測控技術(shù)與智能系統(tǒng)。

        孫偉峰(1995-),男,漢族,鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)2014級學(xué)生,研究方向:儀器儀表,自動化控制。

        孫偉峰 李文龍

        摘 要:隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,逐步涌現(xiàn)出一批便于人們使用的控制系統(tǒng)。其中,PLC作為專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字系統(tǒng),成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的一個重要組成部分。PLC的應(yīng)用,有效的提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和水平,本文主要分析PLC的概念及特征,闡述PLC在工業(yè)自動化應(yīng)用中的作用,并討論PLC的通信功能與發(fā)展趨勢。

        關(guān)鍵詞:PLC;自動化;通信

        1 PLC的概念及特征

        可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計?!?/p>

        PLC具有如下特點,編程方法簡單易學(xué),可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),通用性強(qiáng),系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少,維修工作量小,維修方便,體積小,能耗低。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便,已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中。

        PLC一般具有以下功能:一是32位高速計數(shù)器。計數(shù)頻率可達(dá)100 kHz,當(dāng)計數(shù)值達(dá)到預(yù)制值時,可以通過中斷來改變PLC的輸出,使計數(shù)頻率受到限制。二是高速輸出功能,有脈沖列輸出和脈寬調(diào)制的高速輸出功能。三是脈沖捕獲功能,可以捕獲、輸入脈沖。

        PLC的基本結(jié)構(gòu):

        2 PLC在工業(yè)自動化應(yīng)用中的作用

        PLC在工業(yè)自動化中起著舉足輕重的作用,在國內(nèi)外已廣泛應(yīng) 用于機(jī)械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、交通等行業(yè)。經(jīng)驗表明,80%以上的工業(yè)控制可以使用PLC來完成。主要有以下幾個方面:

        1.模擬量控制

        根據(jù)控制對象特征,PLC通過組合功能模塊組裝能成功地控制系統(tǒng),來靈活實現(xiàn)系統(tǒng)控制。PLC有主機(jī)模塊、I/0模塊、高速計數(shù)模塊、位控制模塊、模擬量控制模塊、通信模塊等。PLC的模擬量控制能大大地提高過程控制系統(tǒng)的精度,它可以對熱處理的升溫、降溫、保溫等過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制,給熱處理過程的控制設(shè)計和維護(hù)帶來了極大的方便,這是以往的儀表控制系統(tǒng)很難實現(xiàn)的。

        2.開關(guān)量控制

        PLC的開關(guān)量控制能夠提升控制的可靠性,它是基于中問繼電器控制系統(tǒng)的動作,進(jìn)而通過順序控制器的公式而設(shè)計出來的。另外,在其設(shè)計上具有規(guī)范性與科學(xué)性。

        3.位置控制

        位置控制作為工業(yè)自動化控制中的重點,PLC可通過控制步進(jìn)電機(jī),給步進(jìn)電機(jī)繞組發(fā)出脈沖,并且能精確地確定步進(jìn)電機(jī)位移,以此來達(dá)到位置控制的目的。

        3 PLC的通信功能與發(fā)展趨勢

        1.PLC的通信功能

        伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,PLC通信變得日趨廣泛。PLC通信主要分為PLC之間的通信和PLC與其他智能設(shè)備之間的通信。PLC的通信可傳遞那些重要的數(shù)據(jù),可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等;大中型可編程邏輯控制器通信總線(含接口設(shè)備和電纜)應(yīng)1:1冗余配置,通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn),通信距離應(yīng)滿足裝置實際要求。

        可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中,上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps,通信負(fù)荷不大于60%。

        2.PLC的發(fā)展趨勢

        隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大,PLC技術(shù)及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷改進(jìn),功能日益強(qiáng)大,性價比越來越高。

        (1)一方面,大力發(fā)展速度更快、性價比更高的小型和超小型PLC。以適應(yīng)單機(jī)及小型自動控制的需要。另一方面,向高速度、大容量、技術(shù)完善的大型PLC方向發(fā)展。隨著復(fù)雜系統(tǒng)控制的要求越來越高和微處理器與計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對PLC的信息處理速度要求也越來越高,要求用戶存儲器容量也越來越大。

        (2)為滿足工業(yè)自動化各種控制系統(tǒng)的需要,近年來,PLC廠家先后開發(fā)了不少新件和模塊,如智能I/O模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測PLC外部故障的專用智能模塊等,這些模塊的開發(fā)和應(yīng)用不僅增強(qiáng)了功能,擴(kuò)展了PLC的應(yīng)用范圍,還提高了系統(tǒng)的可靠性。

        (3)PLC網(wǎng)絡(luò)控制是當(dāng)前控制系統(tǒng)和PLC技術(shù)發(fā)展的潮流。PLC與PLC之間的聯(lián)網(wǎng)通信、PLC與上位計算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通信已得到廣泛應(yīng)用。目前,PLC制造商都在發(fā)展自己專用的通信模塊和通信軟件以加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)能力。各PLC制造商之間也在協(xié)商指定通用的通信標(biāo)準(zhǔn),以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC已成為集散控制系統(tǒng)(DCS)不可缺少的組成部分。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,通過本文,充分了解了PLC在工業(yè)自動化應(yīng)用中的作用及PLC的通信功能、發(fā)展趨勢。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,PLC控制技術(shù)的發(fā)展速度也會隨之加快。PLC作為工業(yè)自動化中重要的組成部分,對于未來的工業(yè)生產(chǎn)具有重要作用,它一定會使我國的工業(yè)生產(chǎn)迅猛發(fā)展。

        參考文獻(xiàn)

        1.廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社

        2.羅勇.PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力,2012,(11):102-103

        3.劉明.PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用.江蘇科技信息,2014,(11):40-41

        作者簡介

        李文龍(1995-),男,漢族,鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)2014級學(xué)生,研究方向:測控技術(shù)與智能系統(tǒng)。

        孫偉峰(1995-),男,漢族,鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)2014級學(xué)生,研究方向:儀器儀表,自動化控制。

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