PLC控制技术研究概述

时间：2024-05-17

王保松，郭晋，高仲璟

（1.淄博淄柴新能源有限公司，山东淄博 255088；2.淄博柴油机总公司，山东淄博 255077）

可编程逻辑控制器（PLC）是以微处理器为核心的一种工业控制装置，它综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术，逐渐成为当代工业控制领域的支柱产品。随着现代工业生产自动化水平的日益提高和微电子技术的飞速发展，PLC已成为功能完备的自动化系统，并且在相关行业得到了广泛的应用。

1 PLC的概念

PLC采用可编程的存储器，用来在其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等功能的面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其相关外部设备，都应按照易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。从该定义可以看出，PLC可完成程序存储和指令执行，进行信息的处理，从而实现从输入信号到输出信号的变换。

2 PLC的主要使用特点

PLC控制的主要特点包括：①功能性强。PLC具有逻辑运算、计数、顺序控制、计时、A/D和D/A转换、数值运算、数据处理等功能。它可对开关量进行控制，也可对模拟量进行控制，既可控制一台生产设备，也可控制一条生产线。PLC还具有通讯功能，可与上位计算机构成分布式控制系统，实现遥控功能。②通用性强。由于PLC产品的系列化和模块化，PLC配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。当控制对象的硬件配置确定以后，可通过修改用户程序，方便快速地适应应用条件的变化。③可靠性高。工业生产对电气控制设备可靠性的要求非常高，其应当具有很强的抗干扰能力，能够在恶劣的环境下长期连续可靠地工作，平均无故障时间长，故障修复时间短。而PLC是专为工业控制设计的，能够适应工业现场的恶劣环境。在PLC的设计和制造过程中，采取了一系列提高可靠性的措施，使PLC的平均无故障时间可达数万小时，有些优质品牌的产品更高达几十万小时。④编程简单。PLC配备有易于接受和掌握的梯形图语言，该语言编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近，因此编程方法简单，易于掌握。⑤控制系统的设计、安装、调试、维修方便。PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等部件，安装接线工作量大为减少。PLC的用户程序大都可以在实验室模拟调试，调试好后再将PLC控制系统安装到生产现场，进行联机统调。⑥在维修方面，PLC的故障率很低，且有完善的诊断功能。一旦PLC外部的输入装置和执行机构发生故障，可根据PLC上发光二极管或编程器上提供的信息，迅速查明原因，排除故障，维修比较方便。⑦体积小、功耗低。PLC是将微电子技术应用于工业控制设备的新型产品，结构紧凑，坚固，体积小，质量小，功耗低，而且具有很好的抗震性和适应环境温度、湿度变化的能力。因此PLC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化较理想的控制设备。

3 PLC的应用领域

3.1 闭环过程控制

闭环过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量I/O模块实现模拟量与数字量之间的A/D、D/A转换，并对模拟量进行闭环PID控制，可用PID子程序来实现，也可使用专用的PID模块。PLC的模拟量控制功能已经广泛应用于塑料挤压成型机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，还广泛地应用于轻工、机械、冶金、电力等行业。

3.2 运动控制

PLC可用于对直线运动或圆周运动的控制。早期直接用开关量 I/O模块连接位置传感器与执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。世界上各主要PLC厂家生产的PLC几乎都有运动控制功能。PLC的运动控制功能广泛地用于各种机械。

3.3 数据处理

PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、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其他的智能装置或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。