楊浩

摘 要：PLC作為專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，自問世以來，一直受到工程師的青睞。本文針對PLC在工業(yè)應用中發(fā)展過程、應用顯示、前景發(fā)展，進行分析總結(jié)。PLC在工業(yè)應用中的發(fā)展，對高職院校PLC教學起到的引導作用。

關鍵詞：PLC;工業(yè)應用;技術發(fā)展

前言

PLC是可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）的英文縮寫。PLC是一種具有微處理器的用于自動化控制的數(shù)字運算控制器，可以將控制指令隨時載入內(nèi)存進行儲存與執(zhí)行。PLC的出現(xiàn)為工業(yè)自動化的發(fā)展應用提供了巨大的幫助。PLC技術應用在工業(yè)領域中，通過不斷發(fā)展，已經(jīng)分化出許多應用體系。這些應用體系既是對PLC技術功能的不斷開發(fā)，也對PLC技術提出了更多的功能要求。PLC技術是高職院校中的重要課程，高職院校師生對PLC技術的發(fā)展需要有一個了解，對PLC技術在工業(yè)應用中的需求要有一定的認知。本文對PLC技術在工業(yè)中的應用作簡要綜述，希望能有助于高職院校師生和工程技術對PLC技術應用的認識。

1.PLC的發(fā)展歷史

美國汽車工業(yè)生產(chǎn)技術要求的發(fā)展促進了PLC的產(chǎn)生，20世紀60年代，美國通用汽車公司在對工廠生產(chǎn)線調(diào)整時，發(fā)現(xiàn)繼電器、接觸器控制系統(tǒng)修改難、體積大、噪聲大、維護不方便以及可靠性差，于是提出了著名的“通用十條”招標指標。

1969年，美國數(shù)字化設備公司研制出第一臺可編程控制器（PDP-14），在通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用后，效果顯著;1971年，日本研制出第一臺可編程控制器（DCS-8）;1973年，德國研制出第一臺可編程控制器;1974年，我國開始研制可編程控制器：1977年，我國在工業(yè)應用領域推廣PLC。

現(xiàn)在工業(yè)上使用的可編程邏輯控制器已經(jīng)相當或接近于一臺緊湊型電腦的主機，其在擴展性和可靠性方面的優(yōu)勢使其被廣泛應用于目前的各類工業(yè)控制領域。不管是在計算機直接控制系統(tǒng)還是集中分散式控制系統(tǒng)DCS，或者現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS中，總是有各類PLC控制器的大量使用。PLC的生產(chǎn)廠商很多，如西門子、施耐德、三菱、臺達等，幾乎涉及工業(yè)自動化領域的廠商都會有其PLC產(chǎn)品提供。

2.PLC在工業(yè)領域的應用

PLC因其自身的特點，在工業(yè)自動控制領域廣泛應用，PLC的主要特點是①應用靈活，擴展性好;②操作方便③標準化的硬件和軟件設計，通用性強;④完善的監(jiān)視和診斷功能;⑤可適應惡劣的工業(yè)應用環(huán)境;⑥控制功能強。

PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。

1）開關量邏輯控制。

取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

2）工業(yè)過程控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量），PLC采用相應的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

3）運動控制

PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用專用的運動控制模塊，如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

4）數(shù)據(jù)處理

PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

5）通信及聯(lián)網(wǎng)

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著工廠自動化網(wǎng)絡的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

3.PLC未來發(fā)展與前景

伴隨著工業(yè)技術的快速發(fā)展，PLC技術的發(fā)展也非常迅速。廣大的工程技術人員在工程應用中對PLC的應用也呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，同時各PLC廠家對PLC的技術提升方面也在不斷進步，不斷推出新的更先進的PLC產(chǎn)品。PLC和單片機作為控制領域應用最廣的控制器，而PLC作為專為工業(yè)領域設計的控制產(chǎn)品，在現(xiàn)在和未來的工業(yè)領域中起到首要的作用，可以說，PLC技術在未來工業(yè)領域中具有美好的前景，PLC技術的發(fā)展有著廣闊的空間。結(jié)合PLC技術的發(fā)展現(xiàn)狀，對PLC技術未來的發(fā)展進行以下總結(jié);

（一）PLC網(wǎng)絡化技術的發(fā)展

其中有兩個趨勢：一方面，PLC網(wǎng)絡系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng)，而是迅速向開放式系統(tǒng)發(fā)展，各大品牌PLC除外形成自己各具特色的PLC網(wǎng)絡系統(tǒng)，完成設備控制任務之外，還可以與上位計算機管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)信息交流，成為整個信息管理系統(tǒng)的一部分;另一方面，現(xiàn)場總線技術得到廣泛的采用，PLC與其他安裝在現(xiàn)場的智能化設備，比如智能儀表、傳感器、智能型電磁閥、智能型驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)等，通過一根傳輸介質(zhì)（比如雙絞線、同軸電纜、光纜）鏈接起來，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息，由此構(gòu)成一個現(xiàn)場工業(yè)控制網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡與單純的PLC遠程網(wǎng)絡相比，配置更靈活，擴展更方便，造價更低，性能價格比更好，也更具開放意義。

（二）PLC向高性能小型化發(fā)展

PLC的功能正越來越豐富，而體積則越來越小。比如三菱的FX-IS系列PLC，最小的機種，相當于一個繼電器，但卻具有高速計數(shù)、斜坡、交替輸出及16位四則運算等能力，還具有可調(diào)電位器時間設定功能。PLC已不再是早期那種只能進行開關量邏輯運算的產(chǎn)品了，而是具有越來越強的模擬量處理能力，以及其他過去只有在計算機上才能具有的高級處理能力，如浮點數(shù)運算、PID調(diào)節(jié)、溫度控制、精確定位、步進驅(qū)動、報表統(tǒng)計等。從這種意義上說，PLC系統(tǒng)與DCS（集散控制系統(tǒng)）的差別越來越小了，用PLC同樣可以構(gòu)成一個過程控制系統(tǒng)。

（三）PLC操作向簡易化發(fā)展

目前PLC推廣的難度之一就是復雜的編程使得用戶望而卻步，而且不同廠商PLC所有編程的語言也不盡相同，用戶往往需要掌握更多種編程語言，難度較大。PID控制、網(wǎng)絡通信、高速計數(shù)器、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、配方和文本顯示器等編程和應用也是PLC程序設計中的難點，用普通的方法對它們編程時，需要熟悉有關的特殊存儲器的意義，在編程時對它們賦值，運行時通過訪問它們來實現(xiàn)對應的功能。這些程序往往還與中斷有關，編程的過程既繁瑣又容易出錯，阻礙了PLC的進一步推廣應用。PLC的發(fā)展必然朝著操作簡化對復雜任務的編程，大大方便了用戶的使用。

（四）開放性發(fā)展

用戶對PLC的性價比會越來越高，在同等價位下，希望PLC能夠集成更多功能，如多軸插補功能等，甚至把原來不帶有運動控制模塊的PLC轉(zhuǎn)化成帶有運動模塊，這些都是PLC廠商面對這場危機時所需要考慮的，在人人捂緊錢包的時候，只有高性價比的產(chǎn)品才能在這場危機中勝出，而對于運動控制器/卡，開放性將是其發(fā)展趨勢，不再借助相關平臺即能實現(xiàn)運動控制功能。

4.總結(jié)

PLC技術從產(chǎn)生開始，一直是為工程一線服務的。PLC因其高效方便、功能強大，給工業(yè)應用領域帶來了巨大的推動作用。PLC技術已經(jīng)在工業(yè)領域以及其他領域得到廣泛的應用。隨著工業(yè)的發(fā)展，對自動化技術的要求也越來越高，與此同時，對PLC的要求也越來越高。高職院校機電自動化類專業(yè)教學中，PLC作為重要的學習對象，高職學校作為高技能型人才的培養(yǎng)基地，在PLC的教學中，更應該融合PLC技術發(fā)展前沿與工程技術需求，在教學中不斷更新教學內(nèi)容、創(chuàng)新教學模式，使學生在校期間就能學到與時俱進的PLC技術知識。PLC技術在工業(yè)應用中的作用隨著自動化程度的需求不斷增進，PLC在技術革新的過程中不斷向著更加智能化的方向發(fā)展。與此同時，對于PLC應用者來說，深入學習、挖掘PLC的功能具有重要的作用。

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（作者單位：洛陽職業(yè)技術學院 機電工程學院，河南 洛陽 471000）