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。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)生產技術要求的發(fā)展促進了PLC的產生，20世紀60年代，美國通用汽車公司在對工廠生產線調整時，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、包裝生產線、電鍍流水線等。

2）工業(yè)過程控制

在工業(yè)生產過程當中，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調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調節(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;

（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、智能型驅動執(zhí)行機構等，通過一根傳輸介質（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調節(jié)、溫度控制、精確定位、步進驅動、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

PLC技術從產生開始，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）