PLC原理分析及其在工业中的应用

（安徽电气工程职业技术学院，安徽合肥，230051）

经过了多年的发展，计算机已经得到了普及应用，但是受到计算机体积的限制，在实际的工业控制等领域中，很难得到相应的应用。在这种背景下，人们开发了可编程逻辑控制器，利用计算机的架构，这些控制器的体积很小，但是能够实现计算机的控制功能，在很多领域中得到了广泛的应用。现在市面上有很多单片机等微型计算机，以及PLC等可编程逻辑控制器，由于PLC等芯片采用了标准的IC封装，可以直接焊接到电路板中，也可以利用一些插槽，将芯片直接插到相应的位置，这样的方式，使其在实际的工业控制中，具有非常广泛的应用，但是受到我国技术水平的限制，PLC的应用情况较差[1]。

一、PLC原理分析

（一）PLC的原理

PLC是Programmable Logic Controller的缩写，中文名为可编程逻辑控制器，由此可以看出，其工作的主要方式，就是依靠内部的程序，要想让其控制电路的工作，必须根据实际的需要，编写一个控制程序，然后写入到芯片中，这样将芯片连接到电路中，就可以完成相应的控制功能[2]。通过实际的调查发现，目前市面上有很多PLC设备，其中大多都是由国外的公司生产的，我国要想使用必须从国外引进，这种现象在很大程度上影响了我国PLC的应用，尤其是不同的PLC芯片，具有不同的特点，可以采用不同的语言进行程序的编写，而我国的技术人员，在实际的程序编写中，通常会选择 C语言等高级语言，来编写程序。从本质上来说，PLC之所以能够完成相应的控制功能，主要就是依靠逻辑控制器，现在的数字电路中，电子元器件的工作，都是用数字信号来进行控制，电路中的数字信号只有0和1两种状态，根据实际控制的需要，只要设计一个科学、合理的程序，PLC就会按照程序的内容，对整个电路的工作情况进行控制。

（二）PLC的特点

与传统的计算机相比，PLC芯片最鲜明的特点，就是自身的体积比较小，而且能够实现计算机的控制功能，虽然在性能上，与普通的计算机相比，还存在一定的差距，但是在实际的工业控制中，对性能的要求很低。通常情况下，只是控制设备的运行和停止等，需要很少的计算量，因此性能较低的PLC设备，依然可以很好的满足实际使用的需要。此外PLC芯片的程序写入比较简单，为了方便PLC的编程，出现了很多应用软件。利用这些软件，不但可以简单的完成程序的设计，还可以进行一定的模拟和仿真，对于PLC的应用来说，具有非常重要的作用。现在的PLC程序设计中，大多都会借助这些应用软件，以此来提高程序编写的效率。PLC的应用还具有灵活的特点，由于其体积比较小，而且采用了标准的IC封装，可以根据实际控制的需要，放到指定的地方，在实际的应用过程中，通常会在电路板上焊接一个插槽，将芯片直接插入到电路中，就能够实现相应的控制功能，在芯片出现问题时，直接更换有问题的芯片即可，不用改变电路的任何地方[3]。

（三）PLC的发展

PLC是随着计算机的普及应用，根据实际工业控制的需要，出现的一种新型设备，在PLC芯片出现的早期，其自身的性能较差，自身带有的空间有限，只能写入剪短的程序，因此只能实现一些简单的控制功能，应用的效果较差，随着电子信息技术的发展，PLC芯片等设备更新换代的速度很快。现在的PLC芯片，具有很大的存储空间，可以写入较大的程序，而且具有的主频很高，可以快速的相应命令。通过可编程逻辑控制器的使用，极大的提高了工业生产的自动化程度，一些西方国家在PLC等芯片的基础上，已经建成了多条自动化的生产线，只要少量的技术人员，就可以实现二十四小时不间断的生产。由此可以看出，现在PLC在实际的工业控制中，具有非常重要的作用，受到我国技术水平的限制，我国的工业生产中，能够实现自动化生产的很少，导致这种现象的主要原因，就是PLC等应用情况较差，要想很好的解决这个问题，必须根据我国工业生产的实际情况，引入国外一些先进的设备和技术，对我国的生产线进行改造。

二、影响PLC在工业中应用的因素

（一）人员的自身素质

PLC在实际应用的过程中，无论是电路的设计还是程序的编写，都需要人员来进行操作，而工作人员自身的素质，能够在很大程度上影响PLC的工作情况，如果人员的自身素质较差，没有足够的电路设计能力，对电子元器件缺乏一定的了解，就很难根据实际的需要，设计出一个最佳合理的电路，并且针对性的编写出一个控制程序。由此可以看出，人员的专业素质，对PLC应用的重要性，通过实际的调查发现，受到我国教育水平的影响，我国PLC相关技术人员的专业素质较差，虽然经过了高校的学习，大多数学生能够很好的掌握理论知识，但是自身的实践能力较差，毕业进入到工作岗位后，很难完成自己的工作。因此在我国PLC应用中，要想建设一个自动化的生产线，大多需要从国外聘请一些高素质的人才，并且使用国外的设备和技术，这种现象在很大程度上影响了我国PLC的应用，在自动化的生产线建成后，还需要一些国外的技术人员进行定期的维护，否则一旦出现问题，我国的技术人员很难及时的进行修复。

（二）PLC芯片的性能

经过了多年的应用，现在市面上有很多PLC芯片，很多科技公司根据不同领域的实际需要，针对性的开发了具有不同特点的芯片，这些PLC虽然架构相同，但是在具体的接口和一些细节功能上，会具有一定的调整，使得PLC的应用更加具有针对性，正是由于PLC的这个特点，使其在实际应用的过程中，应该注意型号的选择。如果选择的型号出错，就会影响实际控制的情况，严重时还会导致生产线出现问题，给企业带来一定的经济损失，通过实际的调查发现，目前市面上的PLC芯片，具有多种类型的接口，在具体的电路设计中，可以先设计其他的元器件，然后根据整个电路的情况，选择一个合适的PLC芯片，也可以先根据实际工业控制的需要，确定PLC芯片的型号，在此基础上进行其他元器件的设计。由此可以看出，PLC芯片的选择，除了性能上要满足控制的需要外，接口上也应该进行针对性的选择，合适的接口能够使得整个电路更加合理，甚至可以简化电路，从而提高电路工作的效率，进而提高生产线的自动化程度，由此可以看出，PLC芯片的选择，对于实际的工业控制来说，具有非常重要的作用。

三、PLC在工业中的应用措施

（一）保证人员的专业素质

由于人员的素质可以对PLC的应用产生很大的影响，要想提高PLC的应用情况，必须保证人员具有足够的专业素质，在传统的PLC应用过程中，电路和程序的设计，都是由一个人员来完成，由于当时的控制电路和程序比较简单，一个人可以情况的完成，但是随着科技和工业的发展，实际的工业生产越来越复杂，对具体控制要求越来越高。在这种背景下，一个人显然无法同时完成电路和程序的设计，现在的一些大型生产线建设中，通常需要多个人员共同完成，将电路和程序都分成几个部分，每个人负责完成一个功能的设计，然后将这些功能组合到一起，就完成了整个生产线的设计，而在实际设计的过程中，每个人员自身的素质，都能够影响PLC的应用情况。要想保证人员的专业素质，首先应该控制人员招聘环节，在实际的招聘过程中，尽量提高人员素质的标准，如果企业的运营情况较好，可以支付较高的薪酬，应该聘请那些具有丰富经验的工作人员，对于现有的工作人员，要采用培训的方式，最大程度上提高其专业素质，以此来保证PLC在工业中应用的情况。

（二）设计科学的电路

可编程逻辑控制器作为工业控制的核心，其应用主要可以分为硬件和软件两个方面，而硬件上的应用，主要就是指电路的设计，在实际的PLC应用过程中，首先要根据工业控制的需要，设计一个控制电路的草图，然后再进行具体的元器件选择，在元器件选择的过程中，应该考虑到性能和成本两个因素。通过实际的调查发现，受到我国技术水平的限制，我国企业在应用PLC的过程中，比较注重生产线的建设成本，因此会采用一些价格较低、性能较差的元器件，这些元器件的使用，使得电路经常会出现问题，需要频繁的进行维修，在很大程度上影响了生产线的工作情况，一些企业虽然采用性能较好的设备，但是由于电路设计的不够合理，无法发挥出元器件的功能，造成了资源的浪费。由此可以看出，PLC在工业中的应用，电路设计具有非常重要的作用，在实际设计的过程中，必须结合工业控制的需要，以及整个电路设计和使用的成本，然后采用具有足够专业素质的人员，设计一个科学的控制电路，只有这样才能够保证PLC应用的情况，从而提高生产线的自动化程度。

（三）编写合理的程序

PLC之所以能够完成相应的控制功能，主要就是依靠其内部的程序，而程序需要人员来进行编写，软件技术经过了多年的发展，自身已经非常完善，出现了多种计算机语言，在实际编写的过程中，可以根据自身的喜好，以及芯片的具体情况等，针对性的选择一个最佳的编写语言，编写出一个最佳合理的控制程序。现在的工业生产中，生产线自身越来越复杂，需要大量的控制功能，在实际的程序设计中，必须将这个功能都加入到程序中，为了简化程序，可以采用模块的方式，将每个功能都设计成一个模块，然后在主程序中设置一个扫描函数，在需要实现哪个控制功能时，直接调用对应的功能模块，这样可以极大的提高软件运行的效率。对于不同工业生产来说，实际的生产线情况具有一定的差异，因此PLC控制程序的设计，具有很强的针对性，如果生产线进行了一定的调整，那么控制程序也需要进行相应的变化。对于一些细节上的调整，如果在程序编写中，添加一些功能模块，那么就不需要频繁的更换控制程序，尤其是很多PLC芯片，程序的写入需要借助计算机来完成，在写入程序的过程中，需要停止工作，将其从电路中取下，会在一定程度上影响工业生产的效率。

综上所述，PLC在实际的工业控制领域中，已经得到了广泛的应用，但是受到我国技术水平的限制，PLC的应用情况较差，尤其是出于成本上的考虑，我国建成的自动化生产线很少，由于我国的技术人员专业素质较差，在自动化生产线出现问题时，很难及时的进行修复。考虑到PLC在工业中的重要性，近些年我国投入了大量的人力和物力，对PLC的原理和工业中的应用进行研究，根据我国自身的实际情况，引入了国外一些先进的设备和技术，在很大程度上改善了我国工业控制的情况，在实际的生产线建设中，会加入PLC等控制器，从而实现生产线的自动化。

[1]姚宏亮，姚光顺.PLC应用及使用中应注意的问题[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2006(2)：74-76.

[2]秦雪峰.PLC未来发展趋势——开放的多功能一体化PLC[J].可编程控制器与工厂自动化，2008(4)：31-32.

[3]王飞超.简述PLC应用及使用中应注意的问题[J].今传媒，2010(10)：173-174.