李安平

（南京市質(zhì)檢院，江蘇南京，210019）

電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)研究與發(fā)展

李安平

（南京市質(zhì)檢院，江蘇南京，210019）

工業(yè)革命以來(lái)，電氣自動(dòng)化控制不斷引領(lǐng)前沿工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)發(fā)展，其中PLC（可編程控制器）集合現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，以其安全、高效、可靠等性能占據(jù)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展重要地位。本文通過(guò)分析研究PLC技術(shù)的組成以及在電氣自動(dòng)化控制應(yīng)用中的核心作用，進(jìn)一步探討其對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

PLC；自動(dòng)化；控制；發(fā)展

0 引言

所謂的PLC，主要是指可編程控制器，即Prog-rammable Logic Controller的英文縮寫。在這種可編程控制器的應(yīng)用中，其既包括了計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，也涉及了電氣自動(dòng)化控制技術(shù)以及通訊技術(shù)的使用，可見其應(yīng)用價(jià)值還是比較高的，尤其是在相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)中，這種PLC的應(yīng)用更是極為重要。

1 PLC技術(shù)的基本組成

新一代的整體式PLC 主要包括 CPU、主板、顯示屏、內(nèi)存和電源等。 PLC技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中，常見如：取件機(jī)械臂、配裝車間自動(dòng)化平臺(tái)等，在由計(jì)算機(jī)全過(guò)程控制的工業(yè)領(lǐng)域，高效的PLC模塊設(shè)計(jì)能給工程操作過(guò)程帶來(lái)極大便利，保證技術(shù)維護(hù)和保護(hù)作業(yè)安全可靠，提升工業(yè)生產(chǎn)效率。為了保證整體PLC運(yùn)作的過(guò)程的穩(wěn)定，PLC的供電是核心操作技術(shù)，其穩(wěn)定性要求至關(guān)重要。與傳統(tǒng)自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)對(duì)比，當(dāng)前對(duì)電氣自動(dòng)化研究焦點(diǎn)在于PLC控制系統(tǒng)技術(shù)，主要是運(yùn)用數(shù)字計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信實(shí)現(xiàn)更新和發(fā)展開放型平臺(tái)。

2 PLC技術(shù)的應(yīng)用

2.1 PLC技術(shù)定義和特征

PLC技術(shù)是一種融合了計(jì)算機(jī)的可編程控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制器的升級(jí)版，在PLC技術(shù)運(yùn)行過(guò)程中，主要分為三個(gè)步驟。

第一步：采樣數(shù)據(jù)。在技術(shù)的實(shí)際輸出階段，PLC技術(shù)要借助數(shù)據(jù)掃描裝置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次性讀取，保證數(shù)據(jù)處于輸入狀態(tài)，集中存儲(chǔ)在可編程控制器的I/O映像區(qū)域內(nèi)部。第二步：用戶程序執(zhí)行階段。掃描器要對(duì)用戶程序進(jìn)行全面掃描，呈現(xiàn)出梯形圖，并進(jìn)行集中的邏輯運(yùn)算。特別要注意的是，運(yùn)算完畢后的結(jié)果要在系統(tǒng)的RAM存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊中尋找對(duì)應(yīng)位置。第三步：輸出刷新階段。主要依托的是系統(tǒng)中的CPU，在向系統(tǒng)發(fā)出指令后，將I/O映像區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)和基本數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行輸出。

2.2 PLC模糊控制系統(tǒng)

將PLC技術(shù)和模糊控制器結(jié)合在一起形成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要是將較為復(fù)雜的模糊推理交與計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，從而有效的輸出模糊控制器量表，再利用系統(tǒng)的調(diào)試和修改，建立完整的數(shù)據(jù)模塊，直接存儲(chǔ)在PLC的內(nèi)存模塊里，實(shí)現(xiàn)子程序的直接管理。

另外，在對(duì)模糊化進(jìn)行運(yùn)算的過(guò)程中，要著重對(duì)輸出量、尺度變化、論域方位參數(shù)等信息進(jìn)行分析，并借助模糊集合進(jìn)行處理，而通常系統(tǒng)在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)主要采取以下幾種模型：其一，單數(shù)值模糊點(diǎn)。參數(shù)要求模糊集合O對(duì)于支撐子集x是具有較為單一性的單數(shù)值模糊點(diǎn)，則對(duì)系統(tǒng)中的任何一點(diǎn)存在x=x0，并且有建立μA(x)=0的要求，則隸屬函數(shù)曲線為勻速穩(wěn)定增長(zhǎng)狀態(tài)；其二，三角形模糊方式，基本的函數(shù)解析式為：

其基本的函數(shù)結(jié)構(gòu)為勻速上升到勻速下降的三角形[1]；其三，高斯型模糊參數(shù)結(jié)構(gòu)?；镜暮瘮?shù)關(guān)系式為：

其函數(shù)曲線呈現(xiàn)如圖2所示。

圖1 PLC技術(shù)與模糊控制器構(gòu)造圖

圖2 高斯型模糊參數(shù)曲線

3 PLC在電氣自動(dòng)化控制應(yīng)用中的要點(diǎn)

PLC應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

(1)應(yīng)用PLC在電氣自動(dòng)化控制受濕度影響，對(duì)要求穩(wěn)定的PLC應(yīng)用程序來(lái)講,這個(gè)濕度因素是非常重要的。由于PLC相關(guān)設(shè)備在使用過(guò)程中需要保證其具備較好的絕緣性，所以，如果濕度過(guò)高必然會(huì)影響到PLC絕緣效果。一般來(lái)說(shuō)，需要控制PLC環(huán)境相對(duì)濕度在85%以下。

(2)應(yīng)用PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制還應(yīng)把重點(diǎn)放在震動(dòng)這個(gè)影響因素上，震動(dòng)會(huì)對(duì)PLC產(chǎn)生更多不良的影響,這個(gè)影響主要反映在某些特定頻率的干擾上,分析了目前的狀況,該種不良的現(xiàn)狀在PLC運(yùn)用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制10Hz-55Hz之間。

(3)應(yīng)用PLC在電氣自動(dòng)化控制生產(chǎn)中，應(yīng)該也采取嚴(yán)格的溫度控制范圍，溫度差太高，直接影響電氣自動(dòng)化控制PLC性能的正常發(fā)揮，易于出現(xiàn)電氣故障。因此，電氣自動(dòng)化控制PLC應(yīng)該集中建立一個(gè)相對(duì)地舒適的工作溫度環(huán)境。一般來(lái)說(shuō)，在0℃-55℃區(qū)間，PLC的性能發(fā)揮出最佳效能。所以，在工作區(qū)域必須采取對(duì)應(yīng)的對(duì)抗措施確保溫度不成為影響因素。

(4)PLC控制技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化之中的重要基礎(chǔ)是支持其正常運(yùn)作的電源。據(jù)有關(guān)PLC的研究結(jié)果表明,適合PLC工作的交流電只適用50Hz、220V，PLC控制設(shè)備的電線基本具備抗干擾能力。針對(duì)一些更高的要求，為有效減少電源線的干擾，可使用安裝有屏蔽層的電源線來(lái)。除此之外，對(duì)于輸入和輸出兩端電壓不一致的情況，建議選擇直流穩(wěn)壓式的電源。

4 PLC技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC作為一種新興技術(shù)，現(xiàn)代化PLC 技術(shù)趨勢(shì)是:(1)類型的豐富化是最典型的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，尤其是隨著PLC的不斷發(fā)展以及市場(chǎng)需求的不斷提升，這種類型的多樣化也是極為必要的。(2)對(duì)于具體運(yùn)算能力的提升越來(lái)越明顯，這也是未來(lái)PLC發(fā)展的一個(gè)重要方向，其必然能夠更大程度上體現(xiàn)出PLC的應(yīng)用價(jià)值。(3)高度集合、智能化發(fā)展，PLC技術(shù)在與其他工業(yè)控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成的更強(qiáng)大電氣設(shè)備系統(tǒng)中，將充分體現(xiàn)出PLC技術(shù)快速的反應(yīng)速度、智力、及優(yōu)勢(shì)兼容能力。

5 結(jié)語(yǔ)

PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)代通信技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的有效融合?；诋?dāng)前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究和探索，在以集中控制方面，PLC有較好的作用和價(jià)值。

[1]楊維.基于PLC的教學(xué)用自動(dòng)裝配生產(chǎn)線研究與開發(fā)[D].碩士論文,2016.

Electrical equipment of PLC in automatic control technology research and development

Li Anping
(Nanjing Institute of Product Quality Inspection，Nanjing Jiangsu,210019)

Since the industrial revolution, The development of cutting-edge industrial production technology, including PLC (programmable controller) collection of modern communication technology and computer technology, with the composition of PLC technology and the core role in the application of electrical automation control

PLC ;automation ;control; development