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浅谈PLC技术在自动化控制中的应用及发展前景

时间:2013-05-25来源:易品网 点击:

摘要:在现代各种设备的电气自动化控制领域中,PLC控制技术的应用范围日趋广泛,而且发挥了极为重要的作用。PLC技术的特点是数据可靠性高、灵活性强、使用方便,与CAD/CAM技术和工业机器人一起被称为现代工业生产自动化的三大支柱。本文主要是讲述在电气自动化控制中如何应用PLC技术。

关键词:PLC技术;自动化控制;应用;前景
  中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 04-0106-01

一、PLC简术
  PLC(ProgrammablelogicController)的中文含义是:可编程序控制器的缩写,它主要采用的是可编程的存储器,具体工作过程是内部存储程序,通过执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是以微处理器为基础,综合了计算机技术、通信技术、互联网以及自动控制技术而开发的一种工业控制装置。该技术起源于二十世纪70年代,在各个生产工业过程中已投入使用,到了90年代随着PLC技术的处理速度、运算速度和控制功能的不断发展,使其不断地向电气、仪表、计算机控制三位一体化前进。目前PLC技术已成为自动化技术发展的主要热点技术。

二、PLC技术使用情况的分类
  目前,PLC技术在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类:
  (一)开关量的逻辑控制。PLC取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、订书机械、印刷机、磨床、组合机床、包装生产线、电镀流水线等。
  (二)运动控制。PLC可以用于直线运动或者圆周运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或者伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都具有运动控制功能,广泛用于各种机械、机器人、机床、电梯等场合。
  (三)模拟量控制。在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。
  (四)数据处理。现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、逻辑运算、函数运算)、数据转换、数据传送、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型工业控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可以用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
  (五)过程控制。过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
  (六)通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有串口通信接口,通信非常方便。如果需要远程控制,可以利用终端服务器进行远程控制。

三、PLC技术在机床控制领域中的应用
  随着PLC技术功能的不断提高,PLC技术几乎可以完成各种设备控制领域的所有任务,它是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一门新兴技术,是实现工业生产、科学研究以及其他各个领域自动化的重要手段之一,应用十分广泛。下面具体介绍PLC技术在各种自动化控制中的应用:
  在机床电气控制中PLC技术得到谅广泛的应用:机床是一种典型的机械、液压、电气一体化协同控制的通用加工机床。其液压、电气配合时间的控制部分,故障率高,故障现象多变,不易排除。将PLC灵活应用与机床电气控制中,完全取代了传统的机床电气控制中以继电器、接触器为主体的控制装备。我们要充分利用PLC技术的可靠性和时间控制的精确性对其进行改造,实时显示各主体设备的状态变化及故障报警画面,组成控制、监管相结合的一体化系统,这样可以获得设备的理想效果。实践证明,用PLC改造传统继电器系统,效果非常不错。它可以充分发挥PLC技术的高可靠性、高抗干扰的特点,同时配合采用变频器改善了原系统调速性能,有利于公司的节能,也提高了设备的效率。

四、PLC技术在电气自动化控制中的发展前景
  电气自动化控制技术的提高,推动了PLC技术的发展,计算机技术的新成果更多地应用于PLC的设计和制造,出现了运算速度更快、存储容量更大、智能更强的电气产品。因而要求PLC技术要具有高可靠性、高响应速度、智能化、网络化、高集成度等。目前的计算机集散控制系统DCS(DistributedControlSystem)中已有大量的PLC应用,PLC技术还可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域,并在各个制造行业保持稳固增长。基于对更高自动化程度和更高能效的需要,制造业会越来越多地应用PLC。在制造过程中,以最低生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求,给PLC技术的创新与发展提供了不竭的动力。

五、结束语
  电气自动控制在通过采用PLC技术控制后,大大简化了各种设备电路的复杂继电器逻辑,提高了各种系统可靠性,也一定程度上优化了设备的电路结构,降低了设备的生产成本。而且PLC技术很容易使用和维修,使具有电气知识的人员很快就能胜任PLC设备的操作及维护的工作。PLC技术使用的优势和特点为PLC技术在工业控制系统的推广提供了一种的借鉴模式。

参考文献:
  [1]史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].北京:化学工业出版社,2003.
  [2]郑晟.现代可编程序控制器原理与应用[M].北京:科学出版社,1999.
  [3]陈忠华.可编程控制器与工业自动化系统[M].北京:机械工业出版社,2006:1-15.
 

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