PLC的发展及应用

PLC的发展及应用（通用10篇）

PLC的发展及应用 篇1

前言

PLC, 即可编程控制器是为工业环境的应用而专门设计的, 通讯技术、计算机技术和自动控制技术是PLC的重要组成部分, 在实际的操作过程中发挥着重大的作用。并且逐步地成为单机、工厂、车间自动化控制系统的核心设备。其应用的优势是高可靠性、较强的抗干扰能力、操作更加简单方便、组合更加灵活多变和维修更加方便易行。

一、对PLC自动控制系统的简单分析

作为一种数字运算电子系统, 可编程控制器是为工业环境的应用而专门设计的, 通讯技术、计算机技术和自动控制技术是PLC的重要组成部分, 在实际的操作过程中发挥着重大的作用。并且逐步的成为单机、工厂、车间自动化控制系统的核心设备。其应用的优势是高可靠性、较强的抗干扰能力、操作更加简单方便、组合更加灵活多变和维修更加方便易行。随着科学技术的不断进步, 复杂的连续控制和过程控制逐步取代了传统简单的顺序控制和逻辑控制, 因此逐步地成为工业自动化领域中的三大支柱技术之一。对可编程控制器的利用主要有:对操作顺序的控制、对操作过程的控制、对位置的控制、监控和管理生产过程、与网络技术进行有机地结合等。

二、PLC系统在工业领域中的应用功能表现和发展

小型PLC的更多功能体现在: (1) 对多种模式共同作用下的32位高速计数器的应用。即操作计数值与预置值一样大时, 对PLC的输出采用的是中断的方式来实现的, 及时地中断方式使高速计数功能得以实现。 (2) 对脉冲列输出功能的运用, 及对系统脉宽高速调制输出功能的应用。 (3) 定时中断、计数输入中断和开关量输入中断是中断功能的主要组成部分, 同时还包括通信中断及对高速脉冲输出的中断。 (4) 具有捕获脉冲的功能, 可对脉宽为10us的脉冲进行有效的捕获。 (5) 对内置实时钟的应用, 即可以根据需要对实时钟模块进行选用。 (6) 为了对控制参数进行调节, 内部装置中含有的模拟量输入点武器为1～2个, 例如对定时器设定值的修改。

在工业领域的实际操作中, 工业控制计算机是必须要用到的设备之一, 根据特殊需要。现已有很多的厂家退出了PLC功能软件包及能够大大降低投入成本的开放式控制套装软件和方案自动优化软件。特别是近来一种个人计算机被隆重的推出, 其在外形上酷似笔记本电脑, 很方便携带, 同时其操作系统为Windows CE, 能够同时与以太网进行通信, 在工业现场的使用中更加方便、快捷、有效, 成为以后PLC发展方向的可能性很大。在工业控制系统的主流中, 经过30年的发展, PLC以其紧凑的构造、功能的齐全、安全可靠等特性被广泛地推广和应用。

对可编程控制器的利用主要有:对操作顺序的控制、对操作过程的控制、对位置的控制、监控和管理生产过程、与网络技术进行有机地结合等。今后对可编程控制器的利用主要有:对操作顺序的控制、对操作过程的控制、对位置的控制、监控和管理生产过程、与网络技术进行有机地结合等。PLC的发展方向很可能为操作系统为Windows CE, 外形上酷似笔记本电脑的个人计算机。

结语

本文通过对对PLC自动控制系统的简单分析和PLC系统在工业领域中的应用功能表现和发展的分析, 阐明了随着科学技术的不断进步, 复杂的连续控制和过程控制逐步取代了传统简单的顺序控制和逻辑控制, 并逐步的成为工业自动化领域中的三大支柱技术之一。

摘要：随着科学技术的不断进步, PLC逐步的成为工业自动化领域中的三大支柱技术之一。对可编程控制器的利用主要有:对操作顺序的控制、对操作过程的控制、对位置的控制、监控和管理生产过程、与网络技术进行有机的结合等。

关键词：自动控制系统,计算机技术,实际应用

参考文献

[1]边春元, 满永奎.S7-300/400PLC梯形图与语句表编程[M].机械工业出版社, 2009:257-264.

PLC的应用领域及发展趋势 篇2

关键词 PLC 过程控制 继电器控制系统

中图分类号：TM58 文献标识码：A

1 PLC的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用与钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。随着其性能价格比的不断提高，其应用范围正不断扩大，其用途大致有以下几个方面。

（1）开关量逻辑控制。这是PLC最基本、最广泛的应用领域。具有“与”、 “或”、 “非”等逻辑指令，可以实现触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。开关量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动化生产线，其应用领域已遍及各行各业。

（2）运动控制。PLC使用专用的指令或运动控制模块，对直线运动或圆周运动进行控制，可实现单轴、双轴、三轴和多轴位置控制，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。PLC的运动控制功能广泛地用于各种机械，如金属切削机床、金属成形机械、装配机械、机器人、电梯等场合。

（3）过程控制。过程控制是指温度、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，实现模拟量和数字量之间的A/D和D/A转换，并对模拟量实行闭环PID控制。现代的PLC一般都有PID闭环控制功能，其PID闭环控制功能已经广泛地应用于塑料挤压成型机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。

（4）数据处理。现代的PLC具有数学运算、数据传输、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，也可以用通信功能传送到别的智能装置，或者将它们打印制表。

（5）通信联网。PLC的通信包括主机与远程I/O之间的通信、多台PLC之间的通信、PLC与其他智能控制设备之间的通信。PLC与其他智能控制设备一起，可以组成“分散控制、集中管理”的分布控制系统，以满足工厂自动化系统发展的需要。

2 PLC的发展过程

PLC的发展与计算机技术、微电子技术、自动控制技术、数字通信技术、网络技术等密切相关。这些高新技术的发展推动了PLC的发展，而PLC的发展又对这些高新技术提出了更高的要求，促进了它们的发展。虽然PLC的应用时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模和超大规模集成电路技术的迅速发展和数字通信技术的不断进步，PLC也取得了迅速的发展。

PLC发展过程大致可分三个阶段。

（1）第一代PLC（20世纪60年代末到70年代中期）。早期的PLC作为继电器控制系统的替代物，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制盒定时/计数控制等任务。PLC在软件上吸取了广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的特点，形成了特有的编程语言-梯形图，并一直沿用至今。

（2）第二代PLC（20世纪70年代中期到80年代后期）。20世纪70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。各个PLC厂商先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元CPU，使PLC的功能大大增强。在软件方面，除了原有功能外，还增加了算术运算、数据传送和处理、通信、自诊断等功能。在硬件方面，除了原有的开关量I/O以外，还增加了模拟量I/O、远程I/O和各种特殊功能模块，如高速计数模块、PID模块、定位控制模块和通信模块等。同时扩大了存储器容量和各类继电器的数量，并提供一定数量的数据存储器，进一步增强了PLC的功能。

（3）第三代PLC（20世纪80年代后期至今）。20世纪80年代后期，随着超大集成电路技术的迅速发展，微处理器的价格大幅度下降，各种PLC采用的微处理器的性能普遍提高。为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂家还开发了专用的芯片，PLC的软件和硬件功能发生了巨大的变化，体积更小，成本更低，I/O模块更丰富，处理速度更快，指令功能更强。即使是小型PLC，其功能也大大增强，在有些方面甚至超过了早期大型PLC功能。

3 PLC的发展趋势

PLC经过了几十年的发展，实现了从无到有，从一开始简单的逻辑控制到现在的过程控制、数据处理和网络通信，随着科学技术的进步，PLC还将有更大的发展，主要表现在以下几个方面。

（1）从技术上看，随着计算机技术的新成果更多地应用到PLC的设计和制造上，PLC会向运算速度更快、储存量更大、功能更广、性价比更高的方向发展。

（2）从规模上看，随着PLC应用领域的不断扩大，为适应市场的需要，PLC会进一步向超小型和超大型两个方向发展。

（3）从配套性上看，随着PLC功能的不断扩大，PLC产品回向品种更丰富、规格更齐备的方向发展。

（4）从标准上看，随着IEC1131标准的诞生，各厂家PLC或同一厂家不同的型号的PLC互不兼容的格局将被打破，将会使PLC的通用信息、设备特征、编程语言等向IEC1131标准的方向发展。

总之，PLC的发展主要趋向于大型化和小型化的两极，具体体现在标准化、模块化、网络化、低价格、高性能等方面。但PLC长期以来走的是专门化的道路，使其在获得成功的同时也带来了一些不便，主要表现在软件和硬件的互补兼容，从而妨碍了自身的发展。因此，实现PLC硬件和软件的标准化则是以后发展的必然趋势。

PLC的发展及应用 篇3

关键词：PLC,自动化,工业生产,应用,发展趋势,特点

0前言

进入新世纪以来, 工业持续快速发展, 自动化程度逐年提高。自动化水平成为产业生产能力的主要衡量标志。PLC诞生以来, 为工业提供了优质的技术服务。PLC集合了电子技术、运算系统、编辑功能和多种控制技术。研究PLC的应用和发展趋势, 就是要从理论层面和实践层面共同探讨PLC自动化技术对工业生产的重要作用, 为自动化发展提供积极的方向。

1 PLC的概述

PLC与机器人、CAD/CAM被称为自动化领域的三大技术支柱, PLC是可编程序控制器的英文缩写, 它是一种在工业自动化中应用而设计的数字运算电子操作系统, 它的可编程序的内部存储器执行各种操作指令 (如顺序控制、逻辑运算、计数、定时和算术运算等) , 并通过模拟量和数字量的输入输出来控制机械生产过程。它将自动控制、计算机、电子通讯三种技术融为一体, 成为工业自动化核心设备, 具有抗干扰能力强、可靠性高、编程简单、组合灵活、维修方便等许多优点。随着科技技术的发展, PLC由以前的简单逻辑控制、顺序控制成功的发展到连续控制、逻辑控制和领域, 为现代化工业自动化发展提供了基础保障。

2 PLC的主要特点

PLC是传统的继电接触控制和微机技术相结合而发明的产物, 它克服了传统的控制系统诸多缺点, 成功利用了微处理器的优点, 具有以下四个方面的特点:一是, 抗干扰能、可靠性高力强, 比较适用于复杂的工业自动化环境;二是, 适用性强、配套齐全和功能比较完善, 能较容易与工业其它控制系统联成一体, 使其功能不断扩展;三是, 操作简单、易学易用, PLC采用的是比较简单指令形式的程序编制, 使用户程序编制直观、简单、方便易学;四是, 发展成熟、功能强大。PLC经过近四十年的发展已经十分完善, 尤其在开关量逻辑计算及处理、顺序控制这两个方面优势显著, 模拟量闭环控制发展也很成熟。

3 PLC在工业自动化中的应用范围

目前, 随着电子信息技术迅速发展, PLC具有了计算机的诸多功能, 已在国内各种行业广泛使用, 它逐渐向体积小、可靠性高、抗干扰能力强等方向发展。在汽车、钢铁、化工、石油、电力、环保以及文化方面都有应用。它的使用情况分为已下几个类别。

(1) 顺序控制模式。随着科技技术的不断进步, 顺序控制已经采用PLC系统来实现控制, 取缔了传统的继电器触点控制模式。PLC在顺序控制领域中, 已经发展到领先的技术水平, 只需要通过简单的执行指令就可以进行有序的控制, 这种特点反映出了PLC的初衷, 顺序控制在工业自动化领域中发挥着重要的作用。

(2) 过程控制模式。现在的PLC已经在连续控制领域广泛应用, 这一技术还在不断发展, 目前, 已经由许多供应商开始放弃传统PLC已占据的市场份额, 向PLC连续过程控制领域进军。过程控制是通过对电压、电流、压力、温度等模拟量的前后输入状况分析, 使系统的工作参数按照要求进行工作。它的代表类型分为开环控制和闭环控制, 在化工、冶金、锅炉控制等工业自动化中得到广泛的应用。

(3) 运动控制模式。PLC运动控制领域使用已经有很长时间了, 目前还保持了很好的发展前景, PLC机械运动控制同通过利用脉冲量的控制来实现的, 根据机械运动规律 (一般是圆或直线运动) 和控制对象的特性来决定运动控制。运动控制位置移动精确, 适于一些精密仪器的加工和制造, 比如机械、机器人、电梯、机床等制造。

(4) 信息控制模式。它是通过对信息的采集、存储、处理和传输, 并进行数据分析, 达到信息控制的目的, 它是实现数据处理的功能。当前是信息时代, 信息技术是日新月异的发展和变化, PLC也赋予了工作信息属性, 也标志着PLC的功能转变。

(5) 远程控制模式。目前PLC能实现远程控制, 主要是使用联网模块的通信功能, 它的控制方式主要有PLC与PLC控制网的远程互联控制、与智能终端的互联实现远程控制以及于计算机终端连接控制方式等。

(6) 数据处理功能。它具有数学运算、数据转换、数据传送、查表、排序、操作等功能, 可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理功能一般应用于冶金、造纸、食品加工业中的一些大型的控制系统。

4 PLC在使用中应注意的问题

PLC技术一般不需要采取什么措施, 就可以在工业自动化中使用。但是, 当一些外在因素的干扰, 会对PLC正常使用造成影响。一是, 温度的影响。PLC使用的环境温度应在0摄氏度到55摄氏度, 安装时要注意环境温度, 不能在发热量大的机器附近或原件下安装, 同时要保证通风良好, 基本单元之间要间隔一定距离;同时要防止太阳光直接照射, 开关柜上要设有通风扇或百叶窗。在北方冬季, 要做好御寒工作, 保证PLC在规定的温度下使用。二是, 湿度的要求。湿度是PLC元件稳定性的保证, 元器件的绝缘性能与空气的湿度有关系, 所以, 要保证PLC正常使用, 就要控制空气湿度在85%以内, 保持在无凝露状态下。三是, 震动的影响。PLC工作需要进行防震措施, 它所工作的环境要求远离强烈的震动装置, 防止震动频率在10-50赫兹的频率, 当使用环境不可避免震动现象, 那么也应该采取一些减震措施。四是, 空气的影响。PLC使用对空气也提出一些要求, 比如避免腐蚀、易燃的气体, 避免酸性气味高的气体以及多粉尘、强腐蚀气体的环境。如这些环境不可避免, 那么可以将PLC安装在密封较好的控制室或控制柜中, 最好再安装空气净化器等设备。五是, 电源的干扰。PLC使用电源为220V, 50Hz的交流电, 它本身具有较强的抵御能力, 一般情况下不需要安装辅助电源设备, 但是在电源干扰严重的环境, 还需要安装一台带屏蔽层隔离变压器, 保证正常电源的输出使用。在输入端使用外接直流电源时, 应选用直流稳压电源, 防止纹波对PLC接收的影响。

5 PLC的发展趋势

在工业自动化领域, PLC技术在广泛使用中得到了发展, 它始终处于工业自动化控制的主战场, 在各种产品生产或制造中起到了可靠的控制应用, 适应当前工业自动化的需要, 为自动化控制应用提供比较完善的解决方案。当前, 工业现代化发展的方向是全面实现企业自动化向企业信息化方向发展, 现代工业自动化的特征是物流技术、信息技术和自动控制技术的综合应用。为了达到提质降耗、开发新品、精细加工的新要求, PLC的发展趋势向着智能化、网络化、数字化发展, 同时向在线质量检测、实施数据自动收集、故障自检技术、设计调试手段和数据自动管理等一系列先进技术发展。

6 结语

我国正处于经济发展的关键时期, 科学技术对经济发展具有重要的推动作用。科学技术的进步直接关系到生产领域的技术提升。PLC的应用将对工业生产和自动化发展带来新的机遇和挑战。

参考文献

[1]孔德政, 李振华.PLC在工业自动化中的应用[J].电子测试, 2013 (19) .

[2]李树彬.浅谈PLC控制技术在工业自动化中的应用[J].机电信息, 2011 (30) .

[3]谭俊.现代PLC控制技术在工业应用中的发展[J].科技创新与应用, 2012 (17) .

[4]张一丁.PLC在工业电气自动化中的应用[J].科技创新与应用, 2014 (04) .

PLC的发展及应用 篇4

【关键字】plc；工业生产；技术；发展；应用

一直以来，plc在工业自动化发挥着重要的作用，为其提供了广泛的、可靠的控制作用。Plc能够成为自动化领域中较为完美的解决方案，适用于自动化工业企业的需要。随着计算机与通信技术的飞速发展，工业领域焕然一新，但是plc采用新技术在工业领域中的应用越来越广泛。Plc技术将计算机技术、自动化技术等融合起来，成为了工厂中自动化的核心，具有较高的灵活性、抗干扰能力，并且编程简单、便于维修。随着此技术的不断改进，它的控制功能已经由逻辑控制演变为了连续与过程控制，成为了自动化技术中的支柱。

1、 plc简介

1.1plc的概念

Plc是可编程控制器的简称，是指以计算机为基础的工业控制装置。采用的是可以编程的存储器，来存储内部需要执行的计算，还能够通过数字或者模拟的输入、输出，控制生产过程。Plc外围的设备极易与工业中的控制系统形成一个整体，方便扩展功能。

1.2plc特点

Plc具有以下特点：

第一，具有较高的可靠性、抗干扰能力。Plc采用的是大规模的集成电路，有着严格的制造过程，内部使用了抗干扰技术，具有很高的可靠性能。与同等规模的继电器系统相比，plc系统大大减少了电气之间的节点，使得故障发生概率也降低了很多。除此之外，plc还具有自我的检测功能，若发现自身出现问题或故障就会发出报警的信息。在应用软件中，可以通过使用plc自身的检测功能使得plc在电路中能够自我诊断，这样整个系统的可靠性就有了保证。

第二，功能齐全。Plc的发展迅速，现如今已经形成了各种规模的系列化产品，使用于各种规模工业控制系统中。Plc具有完善的计算能力、数字控制能力。由于plc单元的出现，使得plc逐渐应用于温度控制、位置控制等工业系统中。又由于plc具有较强的通信功能、人机交互界面，plc组成各种各样的控制系统就变得极其简单了。

第三，易用易学。Plc是工业控制设备。它的接口较为简单，编程语言容易让程序员接受。有时，只是用少量的plc逻辑开关就可以实现继电器电路的功能。让不熟悉电子电路、计算机、计算机语言的人员也能够从事工业控制等方面的工作。

第四，系统设计简单，维护方便。Plc使用的是接线逻辑，减少了外部的设备与连线，使得控制系统的建造变得极为简单，维护起来也较为方便。使用plc使得程序改变生产成为了现实，适合于多品种的生产场合。

2、 plc在工业中的应用

目前，plc在国内广泛应用，已经用于钢铁、石油、建材等各个行业，使用情况如下：

第一，逻辑控制。Plc的逻辑控制是它最基本、最广泛的应用领域。Plc代替了传统的继电器，实现了逻辑控制，不仅可以用于设备的控制还可以用于群集控制与自动化流水控制。

第二，控制模拟量。在工业的生产中，有各種各样的变化量，如：温度、压力、速度等，这些都是模拟量。使用plc技术可以处理模拟量，使得模拟量与数字量相互转换，让plc更好的控制模拟量。

第三，控制运动。Plc技术可以用于直线运动、圆周运动的控制。早期的控制构建是使用开关量与传感器或字节相连，现在是使用专用的运动控制器。目前，世界上生产plc的企业大都有运动控制的功能，应用场合有机械、机器人、电梯等。

第四，控制过程。控制过程是指对于模拟量的封闭控制。Plc能够应用于各种各样的控制程序中，完成封闭控制。Pid调节是封闭控制系统中用的较为广泛的方法，一般，大中型plc都会具有此模块。

第五，数据的处理。Plc具有数学计算、数据传输、数据转换等功能。通过数据的收集、分析、处理等过程，可以让此数据与存储器中的数据对比，完成控制的作用。

第六，通信控制。Plc的通信是指plc之间的通信或者是plc与其他设备之间的通信。计算机控制系统飞速发展，plc的生产厂商较为重视plc的通信功能，有的甚至推出网络系统等功能。目前，生产的plc都具有通信功能的接口，通信较为方便。

第七，生产控制。此种技术不仅仅可以自动的卸载机械组件，还可以形成循环过程，来减少在工业生产中存在的人为失误，进一步代替人工劳动，使用此技术可以较高程度的提高产品的质量。

第八，设备装配。此技术要求使用特定的机械零件，通过设备进行组装、测试等各个环节的自动生产。设备的装配是自动化的重要过程之一。以前都是人工进行机械的组装，但是随着制造业的发展，人工装配已经不再适用，自动化装配不仅能够在一定程度上提高生产的效率还能够提高企业生产产品的质量。

3、 plc在工业中的发展

随着计算机技术、通信技术的发展，新的技术会给plc带来一定的冲击力，plc会面临着市场份额慢慢变小的挑战，因此，在未来的发展中plc是机遇与挑战并存。目前，在工业领域中plc占据了许多领域，例如开放性软件应用等。

plc的引入、研究是在我国的改革开放时进行的。起初引进的设备中使用了plc技术，后来在生产中不断的扩大plc的应用。现在我国已经可以自己生产plc制造器了。随着我国现代化进程的发展，plc在市场中会有更为宽广的发展空间。

从plc的技术上来看，计算机技术的研究成果会帮助plc的设计、制造，使得plc有着更快的发展速度、更大的存储容量、更多的产品出现。Plc会向着小型或者大型方向发展，产品会越来越丰富、规格会越来越齐全，完善的人机交互界面、通信设备会使得plc应用于各种工业控制系统中。由于经济全球化，各国的产品竞争激烈，plc可能会出现国际通用标准。由于plc与工业控制有着较为密切的联系，未来plc会成为可编程控制器技术。

先进的自动化技术在于应用，一般plc自动化技术主要目的是满足当今生产的需要。Plc自动化主要研究的是制造单元、人机一体化系统，适用于当今生产模式中。Plc技术在理论指导下，主要涉及计算机、机械、电子技术中。发展plc技术，相关的人员也应该从实际出发，应该注意推广与plc技术系统使用的配件是必不可少的。展望plc技术的发展，它的起点要求较高，是以世界水平为准的，还要包括一些国际领域中新的技术，还有一些灵活性高、见效快、成本低的自动化技术也包括其中，坚持不断的提高、相互结合的措施，这样我国的plc技术在未来才能够发展更好，并逐渐走上高质量、高效益的道路。

4、结束语

工业控制技术是一种通过控制仪表、计算机、信息技术实现工业生产工程的检测、控制、决策的技术，此技术的使用不仅能够增加产量、提高质量，还能够确保安全。虽然自动化技术自身直接不能够创造经济效益，但是对于企业的生产过程有着特殊的作用。我国的自动化技术，大多是引进设备时学习设备中利用的技术，进而进行研究与应用。目前，我国的工业控制技术已经有了飞速的发展。由于我国已经形成了计算机行业，工业控制技术正向着智能化、集成化的方向发展。自动化技术是一个不断发展的技术，它能够使工程、信息、控制技术融合起来，不断的涌出新的思想与模式，使得制造技术不断进步。

参考文献：

[1]李占明；陈若诸 plc与单片机之间通信设计与实现 甘肃工业出版社 2013版

[2]张毅 基于plc技术的系统设计与理论研究 山西出版社 2014版

[3]芦秀梅 提高plc技术的软件设计 电子工业出版社 2011版

PLC的发展及应用 篇5

1 什么是 P LC

可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller) 简称PLC, 是由电源、中央处理单元、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块这六大模块构成的一种用于工业生产的编程控制器, 是同计算机类似的程序运算系统。它使用一种可编程的存储器, 用来存储程序, 并且能够对于面向用户的指令执行运算数据、工业操作等, 再通过将程序准确输出来控制工业中的机械操作或生产过程。然而随着技术的提高, 这种装置的功能已经突破了原有的工作范畴, 将控制的程度扩大到除了逻辑控制以外的领域, 因此, 现在的可编程逻辑控制器被称为可编程控制器。

2 工作的原理

在PLC投入到工业使用中时, 其工作原理主要以输入采样、用户程序执行以及输出刷新三个步骤完成操作。完成这三个重要环节则被称为一个扫描周期, 而PLC的工作就是循环完成一个扫描周期。如图1为PLC工作原理示意图。

2.1第一步:输入采样。在PLC开始工作时, 首先要进行数据的输入, 之后可编程控制器才能对其输入的状态和数据进行依次的扫描并读取, 之后, 将扫描到的数据存到I/O映象区中, 第一步处理结束后, PLC则进行接下来的操作。但如果输入的为脉冲信号, 那么在后两个阶段不会改变初始输入状态和数据的前提下, 一定要保证输入的脉冲信号的宽度大于一个扫描周期, 否则可能出现输入的数据不能读取的情况。

2.2第二步:用户程序执行。在这一环节中, PLC的扫描顺序按照由上至下来依次进行, 可以把这种顺序称为梯形图顺序, 在其进行程序扫描时, 是依次按照由左向右、由上至下的方向依次扫描由触点形成的控制线路, 并同样按照扫描的顺序对其进行逻辑运算。运算结束, PLC会根据结果做出相应的判断, 例如刷新该逻辑圈在系统中对应位置的状态, 或选择是否执行程序中的特殊指令。

2.3第三步:输出刷新。在前两个环节进行顺利的前提下, 可编程控制器则开始最后的输出刷新。此过程是最后输出过程, 因此是极其重要环节。它将刷新所有在I/O映象区中对应的数据并锁存电路, 然后经过输出电路去驱动连接的外设, 成功输出所需要的东西。

3 应用现状

随着工业技术的革新, PLC技术也越来越多的应用到工业生产中, 尤其是工业电气自动化中。表1为2003年 - 2010年我国PLC市场规模表。

由表1可见, 在工业生产中PLC所占市场份额逐渐上升, 其在工业中的应用也越来越普遍。以下是PLC在电力系统中的应用方法。

随着我国工业生产的发展, 电力体制改革也逐渐深化, 其市场竞争也愈发激烈, 因此PLC在其操作过程中提供了更智能化的操作。其中大型火电站在其辅助系统中例如:输煤、除灰等系统已经开始完全由PLC控制。

3.1输煤系统中的应用。输煤系统是保证发电站生产持续进行的系统, 如输煤系统能很好的控制可以有效提高生产的安全性以及效率, 并能够起到改善环境的作用, 与此同时, 工人的健康也得到了保障。因此, 在燃煤电厂的输煤系统中, 则使用了PLC。其主要是由卸煤系统、储煤系统以及各种子系统构成一个大的燃煤系统, 其中输煤程控系统中的控制系统运用分层式的网络结构将其分成主站层、远程IO站以及现场传感器三个纵向层次, 主站层中则有PLC以及人机接口设备两部分, 远程IO站与主站层的程控主机之间, 通过光纤进行连接, 而它与现场传感器之间则通过二次控制电缆进行连接。除了主站层中有PLC设备, 在其整个系统的集中控制室中也配备了PLC自动控制程序。在其主控室中, PLC自动控制是其主要环节, 并辅以带联锁或解除联锁手动控制, 将其程控系统进行很好的完善。

3.2该技术应用于除灰系统。除灰系统则是电力厂的重要环保系统, 使其生产操作过程中的废物进行综合管理并加以利用, 而气力除灰系统也正被广泛使用。随着科技的发展, 气力除灰系统已经从传统的控制系统变为由PLC为主要的核心控制系统, 但其主要的控制对象及控制结构变得相对复杂。不过由于PLC的投入和使用, 除灰工作的现场调试性也在显著提高, 同时可以对其进行远程操控。

4 前景与展望

虽然PLC在工业电气自动化中得到了广泛应用, 但如果受恶劣环境影响或者被强烈电磁场所干扰, 很有可能造成程序的错误, 并出现运算的失误, 从而导致输出结果错误。错误的输出结果会引起设备在操作过程中的失控以及错误动作, 从而影响工业生产的进程。

因此, 要提高PLC的可靠性, 就必须从制作生产的源头对其进行改进和完善。第一, 要在抗干扰性上提高其性能, 还要从设计、安装和使用方法中进行简化, 使其在安装和使用中达到零失误。第二, 要在其智能程度上有突破, 应加强其网络化数字化功能, 其关键在于将PLC与DCS进行融合, 互相借鉴其优点以便优化其性能。例如DCS的新一代控制系统———FCS, 它是现场总线控制系统, 结合了DCS与PLC的特点以及发展经验, 形成了第五代过程控制系统。

结束语

随着时代的快速发展, 电气自动化会随着PLC的发展走向成熟的阶段, 并且在将来的工业生产中被更广泛的普及, 同时, 其越来越完善的程序控制体系会在电气自动化建设中发挥其前所未有的作用。

参考文献

[1]裴涛, 张德锋.浅谈PLC在电气自动化中的应用现状及发展前景[J].中国科技投资, 2012 (26) .

[2]叶晓晖.PLC在电气自动化中的应用现状及发展前景概述[J].中国新技术新产品, 2009 (15) .

PLC的发展及应用 篇6

可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller, 简称PLC或PC) 是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作电子系统。它采用了可编程序的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字量、模拟量的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物, 它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点, 充分利用了微处理器的优点。

PLC的主要特点如下:

A.用内部已定义的各种辅助继电器代替机械触点继电器, 通过软件编程方式用内部逻辑关系代替实际的硬件连接导线, 这些内部继电器的节点变位时间可理想化地认为等于零, 因此只需考虑它的0-1状态而无需考虑传统继电器所固有的返回系数;B.可靠性高, 抗干扰能力强, 适用于复杂的工业环境;C.配套齐全, 功能完善, 适用性强, 易于与工业控制系统联成一个整体, 易于扩充其功能;D.易学易用, 照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯, 特别是PLC的程序编制采用简单指令形式, 使用户程序编制形象、直观、方便易学。

经过30多年的发展, PLC已十分成熟与完善, 尤其在顺序控制、开关量逻辑运算和处理这两方面具有显著优势, 而模拟量闭环控制也已非常成熟。PLC技术自从引入我国的电力行业后就得到了广泛应用, 并发展壮大。

2 PLC在电力系统中的应用现状

2.1 顺序控制

在火力电厂辅助系统中主要包括化学补给水处理系统、输煤系统、除渣系统和除灰系统等, 这些系统的工艺流程多以顺序控制和开关量控制为主。

随着我国电力体制改革的深化, 电力市场竞争将更加激烈, 降低资源损耗和提高管理效益成为各发电企业的迫切需求。为此, 对火电厂辅助车间自动控制水平提出了更高的要求。经过科技人员的不断引进、开发、研究, 我国大型火电站的辅助系统 (输煤、化水、除灰、除渣、燃油泵房、循环水泵房等) 已由继电器控制过渡到完全由PLC监控。

随着机组容量的不断增大、自动化程度的不断提高以及网络技术、软件技术、光纤技术的日趋成熟, 采用PLC构成的独立控制子系统不仅单独控制某个工艺流程, 同时PLC子系统还可以通过相应的通信模块挂在通信总线上, 实现全厂数据通信, 以便电厂控制中心掌握各辅助工艺系统情况, 协调全厂工作。目前, PLC技术在电站辅助系统中得到了越来越广泛的应用。

2.1.1 输煤系统

一个好的输煤自控系统设计可以有效提高生产效率, 改善环境, 减少对工人的健康损害, 保障生产的安全。目前许多燃煤电厂均将输煤系统早期的人力控制、强电控制改为微机控制。燃煤电厂的输煤系统, 通常都由卸煤系统、储煤系统、上煤子系统、配煤子系统和辅助系统等几个子系统组成。输煤程控系统技术方案大多采用输煤控制系统、输煤工业电视及输煤传感器 (含执行机构) 三部分构成。

输煤控制系统采用分层式的网络结构, 纵向分为三层:主站层、远程IO站、现场传感器 (含执行机构) 。主站层由可编程控制器 (PLC) 和人机接口设备组成, PLC的CPU按双机热备配置, 通讯模件按冗余配置, 主站层全部设备布置在输煤集控楼内。远程IO站设备和主站层程控主机之间由光纤通讯总线 (冗余热备) 连接。远程IO站设备和输煤传感器 (含执行机构) 之间通过二次控制电缆连接。输煤程控系统采用控制室集中控制方式, 就地只设事故紧急停机拉线开关和检修用启停按钮。控制室内以PLC程序自动控制为主 (正常运行方式) 、带联锁或解除联锁手动控制为辅 (事故或紧急情况下运行方式) 。运行人员在控制室内通过显示屏和电脑就可以实现对主要输煤设备的监视和控制。

近年来, 许多燃煤电厂都基本实现了输煤系统的PLC控制, 提高了生产的可靠性, 有效改善了工作条件, 减少了值班人员, 劳动生产率得到了不同程度的提高。

2.1.2 除灰系统

电厂重视环保, 也重视废物综合利用, 为实现电输尘下来的粉煤灰综合利用, 已广泛采用气力除灰系统。目前国内的气力除灰控制系统大部分已经从传统的继电器逻辑电路顺序型控制系统逐步过度到以可编程逻辑控制器PLC为主要核心的顺序控制系统。

除灰系统的PLC控制系统是一个较复杂的程控项目, 其主要控制对象为:输送风机、气化风机、仓泵、加热器、各类阀门、卸灰装置、布袋除尘器、收灰风机及管道压力等, 有很多的输人输出点控制结构和功能比较复杂。可以由PLC、传感器、二次仪表以及主控柜组成, 也可按网络结构分为有操作员站、下位机控制器两大部分。在对系统的可靠性要求很高的地方, PLC可采用双机热备 (硬热备) 配置。PLC的软件基于模块化的设计架构, 此种方式既便于修改, 增加可读性, 又便于现场调试。整个系统程序由1个主程序模块和N个功能模块组成。

利用PLC远程站完善的功能, 可以有效地实现对电厂锅炉排灰渣系统的自动控制, 甚至无人值班。

2.2 开关量控制

由于PLC的本质是用内部已定义的各种辅助继电器代替机械触点继电器, 这些内部继电器的节点变位时间可理想化地认为等于零, 只需考虑它的0-1状态而无需考虑传统继电器所固有的返回系数, 所以用PLC来进行开关量控制是非常合适的。

2.2.1 断路器控制

在传统的发电厂和变电所中, 高压断路器控制及信号电路均采用电磁型继电器为主要元件。为实现各种逻辑电路, 采用了大量的电磁元件。众多电磁元件的机械触点降低了可靠性, 同时接线复杂、检修困难, 并占用较大空间。目前, 可编程逻辑控制器 (PLC) 的应用, 解决了存在的诸多问题PLC内部大量的软继电器可以替代众多的实物元件, 可在实现原有控制电路功能的途径上有更好的选择。PLC本身的可靠性很高, 用来控制断路器也具有高可靠性。

为保证变电所设备的安全运行及方便运行人员监视, 高压断路器控制电路通常需满足以下要求:可进行正常的手动分、合闸操作;操作正常分、合闸完毕, 给出相应指示信号;不能正常操作时应给出相应指示信号;正常分、合闸完毕应自动切断分、合闸回路;事故时可自动分闸, 并给出事故的音响和闪光信号;具备必要的闭锁措施, 防止断路器“跳跃”。

高压断路器采用了PLC控制后, 简化了二次接线, 因为PLC的输入、输出的接线很有规律, 输入、输出均各有公共端, 所有元件的另一端接入相应的输入端或输出端, 接线不易出错。原有繁琐的二次接线及逻辑电路现被PLC的内部元件取代, 无需再配备专门的闪光电源, 原有硬件参数的调整 (如动作时间等) 也改由程序参数设定, 只要编制符合要求的控制程序, 通过简单的接线即可达到要求。对于断路器的操动机构而言, 其辅助开关数目也可简化。同时由于修改程序方便, 只需选择合适型号的PLC, 修改控制程序, 便能实现变电所中多台断路器的控制及信号显示功能。维护和检修工作量也相应减少。

2.2.2 自动切换系统

自动重合闸, 备用电源自动投入。

为了加强供电可靠性, 备用电源自动投入装置早已应用在发电厂和变电站中。以最典型单母线分段形式的电源为例 (见下图1) , 正常运行时为了限制短路电流, 分段断路器Q1处于分闸状态, 电源1和电源2独立运行并互为暗备用。当其中一条回路电源故障时, 可通过手动或自动切换操作, 使分段断路器Q1合闸, 另一回路电源承担整个负荷。手动运行方式只能满足允许短时 (几秒至几分钟) 停电用户的需要, 对于要求连续供电的用户, 这种短时停电是不允许的。为了提高供电可靠性, 设计要求在分段断路器Q1上装设备用电源自动投入装置 (以下简称备自投) 。

早期应用的电磁型备用电源自投装置是由若干继电器根据不同的运行方式构成相应的备自投回路, 其缺点是改变运行方式困难, 逻辑回路设计复杂, 继电器易损, 可靠性低, 运行维护极为不便。

由PLC构成的备用电源投入装置可根据变电站的运行方式, 通过编程完成各种复杂的逻辑和功能, 适应各种运行方式, 满足电网一次接线要求。PLC采集一次设备的正常运行状态信号, 作为备自投的启动条件和闭锁条件, 通过编程来实现不同的功能, 以适应不同的运行方式。与继电器组成的备用电源自动投入装置相比, 该方案具有可靠性高、接线简单、控制灵活、调试方便和投资小等优点。

由于PLC具有数据处理和逻辑判断的功能, 使PLC型备自投装置不仅能完成备自投装置规定的操作, 而且能在操作时考虑系统运行情况以及系统的其他操作要求, 装置可通过显示窗口显示主要设备的运行情况。另外, 对装置的调试维护也很方便, 通过离线仿真可以测试软件, 不影响设备的安全运行, 而且可以通过改变程序来适应不同的运行方式。装置本身具有很强的抗干扰能力, 使其可靠性高于电磁型装置。同时PLC的通信功能为实现电力系统综合自动化创造了条件。

实践证明PLC在备用电源自动投入中的控制是一种经济、可靠、实用的方法运行, 采用PLC实现备自投功能使供电可靠性有了大幅度地提高, 其运行效果有了明显改善。

2.3 闭环控制

在电力系统自动化的控制中, 经常要用到闭环控制方式来实现温度、压力、流量、速度等连续变化的模拟量控制。初期的PLC在闭环控制方面并不擅长, 而当前新型的PLC也兼有闭环控制功能, 并且已十分成熟。各PLC生产厂家推出的中、小型PLC模块均提供了PID指令, 可以实现PID控制, 这种模块的PID控制程序是PLC生产厂家设计的, 并存放在模块中, 用户使用时序只需要设置一些参数, 使用起来非常方便, 一个模块可以控制几路甚至几十路闭环回路。直接应用PID指令来实现基于PLC的PID控制, 是一种易于实现且经济实用的方法。

2.3.1 水泵、油泵电动机

以发电厂机组调速器油泵为例, 其启动方式有种自动启动、机旁屏手动启动和在现地控制箱手动启动。自动运行的情况下, 每台调速器油泵根据累计运行时间的长短, 在开机过程中由现地PLC控制单元的顺控模块选择运行时间累计短的为主用泵、运行时间累计长的为备用泵。自动启动条件为调速器压油罐压力下降到时启动主用泵, 如果压油罐压力继续下降到整定值时, 备用泵跟着启动, 向压油罐打油。在机旁屏手动启动调速器油泵, 只需将欲启动油泵的控制开关打至"ON"位即可。而在现地控制箱上的手动启动只需首先将机旁屏上的控制方式选择开关打至"调速器手动"位后, 在现地控制箱上操作欲启动油泵的启动和停止按钮, 就能启动调速器油泵。

主用泵的选择主用泵可以由PLC按各自的运行小时来自动选择主用泵或手动设定, 在机组现地控制单元的触摸屏上可以完成主用泵的选择方式的设定;当PLC重新启动后, 将会默认主用泵。PLC将2台油泵的启动优先权输出到优先权选择继电器。PLC程序输出油泵的启动命令后与优先权继电器配合来选择启动相应的油泵。

油泵的控制分PLC控制和常规控制。这2个部分是相辅相成的, 而且常规回路作为PLC控制的补充, 作为油泵控制的安全回路, 即使在PLC故障等特殊情况下, 也能保证调速油的供给, 提高了机组运行的可靠性。

2.3.2 发电机调速器控制

水轮机调速器是保证水力发电机组稳定运行的重要控制设备, 直接关系到机组的安全与稳定运行。调速器的发展先后经历了3个阶段:机械液压型调速器、电气液压型调速器和微机调速器。PLC调速器控制系统通常由转速测量单元、电子调节单元和电液执行单元组成。其特点是转速测量、调节规律的形成和驱动导水机构的职能分别由上述3个功能单元实现, 其控制规律由软件形成, 这使复杂控制规律的研究和实现成为可能。

目前, 水力发电机组调节使用最为广泛的仍然是典型的比例积分微分PID控制, 框图如下图2:

3 对PLC应用的建议及前景展望

3.1 增加可靠性抗干扰能力

PLC是一种专为工业生产自动化控制设计的, 一般而言, 无须任何保护措施就可以直接在工业环境中使用。然而, 当生产环境过于恶劣, 电磁干扰特别强烈, 或安装使用不当, 就可能造成程序错误或运算错误, 从而产生误输入并引起误输出, 这将会造成设备的失控和误动作, 从而不能保证PLC的正常运行。要提高PLC控制系统可靠性, 一方面生产厂家要提高PLC的抗干扰能力;另一方面, 要在设计、安装和使用维护中引起高度重视, 多方配合, 减少及消除干扰对PLC的影响。

3.2 加强网络化、数字化

当前最广泛应用于发电厂的集散型控制系统DCS经历了30多年的发展, 技术日益成熟, 取得了丰富的经验。然而目前DCS的发展开始减缓和停滞。如何使DCS仍然可以大跨步地继续向前发展, 其中一个关键问题就在于通用化的硬件平台, PLC的融入。随着微电子及控制技术的发展, PLC系统和DCS系统在不断吸收彼此的特点, 逐步地走向同化。

集散控制系统DCS经过了初创期、成熟期和扩展期之后, 又出现了新一代控制系统———现场总线控制系统FCS, 它是第五代过程控制系统, 是由DCS与PLC发展而来, FCS不仅具备DCS与PLC的特点, 它保留了DCS的特点, 或者说FCS吸收了DCS多年开发研究以及现场实践的经验, 当然也包括教训, 而且跨出了革命性的一步。随着现场总线技术的完善和热工自动化技术的发展, 数字化、智能化控制仪表的进一步开发和应用, FCS必将在火电厂得到广泛应用, 使电厂的自动化水平提高到一个新的水平。所以今后的发展趋势大体上是分散型控制系统DCS将逐渐更新换代为全数字现场总线控制系统FCS。

4 结语

在新的时代, PLC会有更大的发展, 产品的品种会更丰富、规格更齐全, 通过完美的人机界面、完备的通信设备、成熟的现场总线通信能力会更好地适应各种工业控制场合的需求, PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分, 将在我国发电厂的电气自动化建设中发挥越来越大的作用。

摘要：本文介绍了现阶段可编程逻辑控制器PLC在电力系统中的广泛应用, 着重描述了在顺序控制、开关量控制和闭环控制三个方面的典型应用, 并提出使用建议。然后结合当前DCS、FCS在电力系统中的发展现状, 阐述了PLC广阔的发展前景。

PLC的发展及应用 篇7

1 PLC工作原理

PLC是一种可编程的控制器, , 其实质是按一定算法进行输入输出变换, 并使这个变换序以物理实现。输入输出变换就是利用微处理技术进行信息处理, 并使其专用化用于工业控制。

PLC采用“顺序扫描, 不断循环”的工作方式:每次扫描过程, 集中输入信号, 集中对输出信号进行刷新, 输入刷新过程, 当输入端口关闭时, 程序在进行执行阶段时, 输入端有新状态, 新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时, 新状态才被读入。一个扫描周期分为输入采样, 程序执行, 输出刷新。元件映像寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。扫描周期的长短由三点决定, CPU执行指令的速度;指令本身占有的时间;指令条数, 目前PLC扫描速度都非常快。由于采用集中采样, 集中输出的方式, 存在输入或输出滞后的现象, 即输入或输出响应延迟。

2 PLC特点

PLC作为一种新型的通用型控制装置, 被广泛的应用, 与其他传统装置相比, 具有很多的优点, 主要有以下几个方面:

2.1 可靠性强, 抗干扰能力强

PLC控制系统中大量的开关动作是由无触点的半导体电路完成, 因触点不良等原因造成的故障大为减少。在硬件方面, 比如屏蔽、隔离、滤波等硬件措施的使用, 各模块采用屏蔽措施, 以防止辐射干扰。在软件方面, 比如故障的诊断与检测、信息的保护与恢复、设置了警戒时钟等软件措施, 通过全面的抗干扰措施的使用来有效提高抗干扰能力, 防止故障扩大。

2.2 功能性强

PLC功能性强基于PLC工作速度快, 指令效率高。速度高才可能通过运行程序实现控制, 才可能不断扩大控制规模以发挥PLC的多种多样的功能。现代PLC具有很多功能, 不仅可以进行传统的逻辑运算, 实现计时、计数功能, 还能够进行数字和模拟量的输入输出转换, 具有自我检测和诊断功能, 实现人机对话, 可以实现单台生产机器、生产线以及生产过程的控制。

2.3 简单方便, 易维护

PLC的简单体现在它采用了梯形图的编程方式, 工作人员可以通过阅读用户手册或者经过短期的培训就可以掌握程序的编写方法, 简单易学, 容易被工作人员接受和理解, 对工作人员的专业基础要求较低, 减少了学习的工作量。PLC是一种小型装置, 结构相对紧凑, 体积较小, 重量轻。为了适应各种工业控制需要, 除了单元式的小型PLC之外, 绝大多数PLC采用模块化结构, PLC的各个部件通过机架及电缆连接起来, 系统的规模和功能可以根据用户的需要自行组合。对于中大型背板式PLC而言, 其外部接线有接线器, 接线简单, 而且一次接好后再跟换模块时, 把接线器安装到新模块上即可, 不必再接线, 在安装过程中体现了其方便性。而且由于其体积小, 功耗低, 加之其有很强的自我诊断能力和抗干扰能力, 因此它容易维护, 是实现自动化系统的理想装置。

3 PLC在矿井中的应用

随着我国煤矿数量的增多和煤矿设备的不断完善和进步, PLC在煤矿电气自动化系统中的应用越来越广泛, 在生产过程中起着重要的控制作用。

3.1 PLC在煤炭提升中的应用

煤矿矿井提升机是煤矿的重要设备之一, 担负着提升煤炭、矸石、下放材料、升降人员和设备的重要任务, 是煤矿生产的咽喉。PLC用处理开关量, 替代以前提升机控制系统中众多的继电器、接触器、复杂的连线以及信号显示系统。由于PLC具有可靠、准确、抗干扰能力强、易维护等优点, 很好的解决了TKD控制系统无法克服的弊病, 从而保证煤矿安全生产并提高生产效率。PLC的应用可以实现装车系统的自动化。其自动化控制系统由一个核心控制模块和多个独立的功能模块构成, 核心控制模块由PLC和组态网构成, 功能模块主要完成对各个部位信号的检测、输出和控制。另外, PLC还负责对检测仪表信号的采集、程序的处理和输出控制, 人机接口的控制由工控机来完成。在监控室中可以通过组态网实时监控装车信息, 便于记录及储存, 可以提高装车和提升的速度及效率还拥有精度, 便于管理。

3.2 PLC在煤炭传送中的应用

基于PLC的全矿井胶带运输机集中监控系统可以实现联锁控制和单机控制等多种控制模式, 可以供操作人员根据现场实际情况灵活选用, 确保在系统正常运行时操作灵活、易于维护。PLC的处理速度也很快, 输出脉冲的频率也很高, 而且指令也很简单, 在系统联机的情况下也可方便地进行所有指令的修改工作。在系统出现故障或通讯中断时可以现场控制确保皮带设备的正常运行, 提高了系统的稳定性, 劳动生产率大大提高。此外, 基于PLC胶带运输机集控系统可实现防止打滑、拉绳、跑偏、纵撕、堆煤等多种保护功能, 以便胶带运输机运行出现故障时, 系统可以快速地作出反应。

3.3 PLC在矿井排水系统安全性的应用

煤矿井下排水系统的自动运行是通过PLC及PC监控系统相结合来实现的。这样的结合能够实时监控排水系统的运行, 还能根据实际情况优化水泵的调度。这种实时监控可以及时的进行数据的存储及数据采集, 还能自动记录故障发生的时间和部位, 能够立即启动补救措施。另外通过对过压、过流、漏电保护、漏水保护等故障的检测, 来提高地下矿井排水系统运行的安全性。

3.4 PLC在通风系统中的应用

PLC在通风机自动化监控系统中的应用也是十分有益且必要的。通过PLC的应用, 可以在中央控制室进行远程监控, 实现自动生产、无人监控的要求。而且这种系统具有自我检测自我诊断的功能。当异常情况发生时, 这种功能能够为工作人员提供实时的错误报告, 为工作人员对设备进行检查和维修提供了巨大的便利。

PLC控制系统具有对通风机的电动机启动与运行, 进行监控、联锁和过热保护等功能。与常规继电器实施的通风系统相比, PLC系统具有故障率低、可靠性高、接线简单、维护方便等诸多优点, PLC的控制功能使通风系统的自动化程度大大提高, 减轻了岗位人员的劳动强度。PLC与空气压力变送器配合使用, 使系统控制的安全性、可靠性大大提高, 也使通风机运行的故障率大大降低, 提高了设备的运转率。

而且对于传感器故障引起的数据异常, 仅通过对传感器的检测和维修就能维护正常运行, 而不需要从电动机、通风机等机械设备上查找原因, 降低了检测和维护的难度, 同时也提高

了生产安全性。

结束语

矿井生产包括开采、掘进、运输、通风、安全、排水、供电、洗选等多个环节。在这些环节中, 各种监测、监控系统繁多复杂, 但是通过PLC的应用, 都能将这些问题进行简化和控制, 起到对整个系统及各部分综合调控的作用。而且在比较恶劣的井下也能高效安全的进行操作调控, 切实的保证了煤矿的安全生产和经济效益的稳定, 同时也能节约能耗降低成本。因此PLC在矿井中的应用前景是可以预见的, 这是一种必然的趋势。

参考文献

[1]陈永利, 吕书勇.基于PLC的煤矿井下自动排水控制系统设计[J].济源职业技术学院学报.2012, 6 (30) .[1]陈永利, 吕书勇.基于PLC的煤矿井下自动排水控制系统设计[J].济源职业技术学院学报.2012, 6 (30) .

PLC的应用与发展 篇8

1.1可靠性能高,强抗干扰能力

电气控制设备需要较高的可靠性。有利于设备安全高效运行。PLC充分运用集成电路技术,生产工艺精良,内部电路使用了先进的抗干扰技术,使之具有良好的可靠性。如 :三菱公司生产的F系列PLC无故障时间已达30万小时。部分使用冗余CPU的PLC无故障工作时间更长。采用PLC构成的控制系统较同等规模的继电器系统而言,电气接线和开关点数急剧减少,甚至千分之一。这使得其故障率大大较低。另外PLC具有故障自检功能,可及时发出故障信息。缩短检修时间。PLC还可以输入外围器件的诊断程序,为外围设备提供自检保护。使PLC全系统具有高的可靠性。

1.2配套齐全、功能完善、适应性强

当前,PLC生产已经形成规模化、系列化。能够运用于各种工业控制场所。除逻辑处理功能外,PLC大多具备完善的数据运算能力,适用于各种数字控制领域。现在PLC功能功能单元出现多元化。使得PLC功能更加丰富。造就了PLC组成各种控制系统变得更加简单、易行。

1.3易学易用

PLC属于通用工业控制元器件。其接口简单、编程语言简练。容易被人接受。梯形图语言的图形符号和表达方式和继电器电路图较为接近,用PLC少量的开关量逻辑控制指令便能实现继电器的功能。对操作人员的技能要求不高,方便初学人员运用PLC从事工业控制。

1.4维护方便、便于改造

PLC采用存储逻辑替代接线逻辑,减少了控制设备外围的接线。极大缩短了控制系统的设计与建造周期,同时维护也更加简单。由于采用存储程序控制,同一设备只需改变程序便可实现其他控制方式。对于小批量的生产场所,能有效降低成本。

1.5小尺寸、低能耗

目前,超小型PLC,尺寸小于100mm,重量小于150g,功率仅数瓦。占用空间小,容易装入设备内部,利于实现机电一体化。

2 PLC的应用领域

2.1控制开关量

控制开关量是PLC最基本、最广泛的应用。取代了传统继电器电路,实现逻辑的控制、顺序的控制。可用于单台设备的控制,也可以进行多机控制 ( 联网 )。广泛用于数控车床、流水线、冶金、电力等。所控制的逻辑问题具有多样化。组合的、延时的、即时的、计数等。

2.2控制模拟量

工业生产中,有诸多模拟量,如 :温度、压力、流量、速度、位移等。为便于模拟量的控制,PLC能够实现模拟量与数字量相互转换的A / D、D / A单元。属于一种特殊的I/O单元。A/D中的A,多指电流或电压,也有为温度。A/D单元把外电路的模拟量,转换成数字量。D/A中的A,多指电压或电流。把PLC的数字量转换成模拟量。电压、电流变化范围一般为0 ~ 5V、0 ~ 10V、4 ~ 20m A。有的还可处理正负值。D为二进制数。这里的D,小型机多为8位二进制数,中、大型多为12位二进制数。有了A/D、D/A单元,余下的处理都是数字量,对于信息处理能力强的PLC更加容易。

2.3控制运动量

PLC可以运用于圆周运动或者直线运动。PLC有运动控制模块。例如 :可驱动步进电机、伺服电机、多轴位置模块。广泛用于机床、智能机器人、电梯等。

2.4过程控制

对温度、压力、流量等模拟量做闭环控制。PLC能编制多种控制算法程序,完成闭环控制。过程控制广泛运用于冶金、化工、锅炉控制等。

2.5数据采集、处理

随着PLC技术的发展,现代的PLC具有数学运算、数据传输、数据转换、排序、位操作等功能。具有较大的存储区,能够存储大量的数据。采集的数据可以与存储的数据进行比对,完成一定的控制操作,也能够利用传输功能进行数据的传送,或者打印制表。

2.6通讯、联网功能

PLC具有很强的通讯、联网功能。可以与个人计算机相连实现通讯,可用计算机编制程序对PLC进行控制管理。当前的PLC都具通信接口,通讯十分方便。PLC与PLC可实现通讯。PLC与智能仪表、变频器等实现联网通讯,数据交换、互相操控。另外,PLC可用组成局域网,并且计算机也可以入网。便于实现机电一体化。

3 PLC的发展

PLC随着微处理器的出现,大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步得到了快速发展。发展过程经历了三个阶段。

第一阶段 :世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司研制的。受限于当时元器件的条件和计算机水平。早期的PLC主要由分立元件和中小规模电路组成,能够完成简单的逻辑控制、定时、计数功能。其硬件以准计算机的形式出现,在IO接口电路上作了改进,以适应工业控制市场的要求。存储器采用磁芯存储器。同时还采用了一些措施,以提高PLC抗干扰能力。在编程方面,采用梯形图。使得操作简单、便于执行。

第二阶段 :20世界中期,PLC在微处理器的出现后,发生了翻天覆地的变化。微处理器作为PLC的处理单元。使得PLC功能大幅度增强。软件方面,除保持逻辑运算、计时、计数等功能外,新增了算术运算、数据处理、数据传送、通讯及自检功能。硬件方面增加了模拟量模块,IO模块等。进一步扩大了PLC应用范围。

第三阶段 :20世纪中后期,大规模集成电路技术的飞速发展,微处理器的价格大幅下跌,使得PLC采用CPU处理器的等级有了大幅度提高。进一步提高了PLC的处理速度和能力。

PLC应用中的问题及处理 篇9

【关键词】PLC；工业控制；应用；问题；建议

一、PLC的应用领域

目前，PLC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，使用情况主要分为如下几类：

1.开关量逻辑控制

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、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2.工业过程控制

在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。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。

3.数据处理

PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、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。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

二、PLC应用中需要注意的问题

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题：

1.工作环境

（1）温度。PLC要求环境温度在0～55oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。

（2）湿度。为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。

（3）震动。应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。

（4）空气。避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。

（5）电源。PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。

2.控制系统中干扰及其来源

PLC系统中干扰的主要来源及途径。强电干扰：PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。

柜内干扰：控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。

来自信号线引入的干扰：与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。

来自接地系统混乱时的干扰：接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。

来自PLC系统内部的干扰；主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

PLC应用前景与发展展望 篇10

1.1 PLC的定义

PLC是用于控制各种运动过程的一门技术, 它是一种数字运算操作的电子系统, 通过内部可编程存储器实现对逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等命令的操作;通过数字式、模拟式实现其输入和输出, 从而达到控制各种运动的目的[1]。实际可以被看作是工业控制计算机, 其硬件组成包括六个模块:1) 电源, 2) 中央处理器 (C PU) , 3) 存储器, 4) 输入输出接口电路, 5) 功能模块, 6) 通信模块。

1.2 PLC的特点

PLC是一门集继电器、接触器以及计算机技术的优点于一身的综合性技术, 具有其他控制器无法媲美的优点。主要体现在以下方面[2]:

1) 能够抵抗外界的干扰, 实现自身的可靠性。PLC应用较广泛的一个主要原因是其自身的稳定性好, 能够抵抗外界的干扰对其造成的影响, 从而为众多机构的运动控制提供可靠的驱动控制平台。

2) 系统操作简单、易学, 开发周期较短, 可以带来更高的效率。对于初学者来讲PLC技术入门较快, 可以在较短的时间内将该技术应用到某一产品中, 并且在后期操作过程中也非常方便。

3) PLC拥有丰富的I/O接口, 可以实现与多各系统之间的对话交流, 在不同的控制系统之间具有较强的兼容性。

4) 适应性强, 能够在较恶劣的环境下使用;

5) 后期维护简单, 工作量较低。

2 PLC的应用

目前, PLC在国内外已广泛应用于机械制造、军工、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各行各业。本文重点对PLC技术在仓储物流行业、汽车行业、包装行业中的应用进行阐述。

2.1 PLC在仓储物流行业中的应用

仓储物流设备顾名思义主要应用在物流行业, 如京东、苏宁、淘宝等都建有自己的仓储物流系统, 如果单纯靠人工进行包裹的整理与发放, 必将造成人力、财力、物力的浪费。这就需要仓储物流设备替代人工的劳动, 从而降低成本、减小劳动力。组成仓储物流设备中的堆垛机、室内搬运车、出入输送设备、分拣系统、升降设备 (提升机或升降机) 、以及计算机管理和监控系统[3]中都可以应用到PLC技术。如仓储设备中的分拣系统就是将传感器、PLC、计算机、网络、电子拣选等硬件和软件模块相结合, 以适应分拣系统的工艺要求和管理要求[4]。

如今, 人们对网购等的需求越来越大, 这就需要越来越多的、更加方便的、智能化的仓储物流系统来满足人们日益增长的需要。PLC技术在仓储物流行业的应用也将进一步得到提升。在仓储物流行业中, 提供商国外厂商主要有:西门子、欧姆龙、施耐德、松下和三菱等, 占据绝大部分市场份额;而国产品牌市场份额也在逐步扩大。

2.2 PLC在移动机器人上的应用

PLC技术可以方便的控制离散的生产过程, 这得益于该技术在处理逻辑量时的独特优势。PLC技术的发展代替了继电器, 使其在移动机器人的发展中得到了很好的应用。

纵观近几年移动机器人的发展, PLC在移动机器人上的应用主要体现在以下五个方面:顺序控制 (开关量控制) ;过程控制 (模拟量控制) ;运动控制 (脉冲量控制) ;信息控制;PLC与计算机通讯、网络的一体化发展。

2.3 PLC在汽车行业上的应用

PLC技术可以应用在汽车行业的各个环节之中, 无论是整车厂家还是部件、零件厂家之中。在整车装配生产线中PLC起到了人工大脑的作用, 在各个工序中都应用了大量的PLC控制技术。因此汽车行业是对技术要求较高的行业之一, 也是最终用户行业之一[5]。大、中、小型在汽车行业中都得到广泛的应用, 在零部件厂家中, 这三种型号的分别用于输送机控制、烤炉控制柜和空调控制[6]。汽车行业中使用的PLC品牌主要有西门子、欧姆龙、三菱、罗克韦尔等。

汽车行业在今后仍然会是朝阳产业, 并且随着国家对新能源汽车的大力推广, 汽车行业的发展将会被推向更高的浪潮之中, 这必将使PLC技术在汽车行业得到更加广泛的应用。

2.4 PLC在军工行业上的应用

PLC技术所具有的可靠性高、适应能力强等优势使其不仅在民用方面得到广泛的应用, 而且在军工行业也得到了广泛的应用。比如雷达追踪目标时的运动, 兵器发射时的发射姿态等众多方面都应用到了PLC技术。随着PLC技术的不断发展, 该技术一定会在一定程度上促进我国国防事业的大展, 同事我国国防事业的深入发展也必将带到PLC技术的发展。

3 PLC的发展前景

PLC技术在我国各行各业的发展中起到了重要的作用, 未来的发展前景必将推动了社会的进步。总体来说, PLC技术未来的发展方向主要包括以下几个方面:

1) 朝着超大型、超小型方向发展。所谓超大型是指存储容量越来越大、运行速度快、性能更加稳定, 以此满足未来产品的一体化发展趋势;超小型是指体积越来越小, 使其结构更加紧凑, 使用场合更加广泛。PLC技术的超大型、超小型发展方向是适合社会发展的必经之路, 也是提高社会生产率的贡献者。2) 朝着一体化、人性化的方向发展。多学科、多领域的协同发展是近几年来各国专家研究的方向之一。PLC技术与网络化、数字化、信息化等多领域的融合发展符合社会发展的规律, 是今后发展的一个重要方向。多种领域的协同发展有利于资源的整合, 取长补短, 创造出更多的价值。在多领域一体化发展的同事也必须要考虑人的因素, 因此在发展的过程中要使该技术更加的人性化, 提高工作效率。

4 小结

工业技术的快速发展与PLC技术的发展相辅相成、缺一不可, PLC技术在今后的发展中将会有更大的发展空间。在今后应尽快提升PLC技术的综合性能, 促进其与多领域的协同, 从而使其对我国工业化的跨越式发展起到积极的促进作用。

参考文献

[1]宋德玉主编.可编程序控制器原理及应用系统设计技术[M].北京:冶金工业出版社, 2001.

[2]胡学林主编.可编程控制器教程 (基础篇) [M].北京:电子工业出版社, 2003.

[3]廖常初主编.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社, 2003.

[4]瞿彩萍, 张伟林.PLC应用技术[M].人民邮电大学出版社, 2007.

[5]李凤阁.电气控制与可编程序控制器应用技术.北京:机械工业出版社, 2008.

[6]管旭.可编程控制器原理及应用[M].大连理工大学出版社, 2008.