PLC在工业自动化控制方面的应用

PLC在工业自动化控制方面的应用摘要：随着现代社会计算机技术的进步和发展，各大工业领域的机械化生产过程对技术的要求也越来越高，电子系统的运用极大推进了PLC的发展，使PLC成为了现代工业自动化控制领域的重要运用系统之一。本文主要对PLC在工业自动化控制中的应用进行了简要分析。关键词：PLC；工业自动化；控制应用引言当前的PLC是作为一种控制的标准设备而应用于当前我国的工业自动化控制领域，而随着时代的发展以及科技进步，PLC的各项技术也会越来越全面和越来越成熟，而且其应用功能也只会不断完善的而使得其在工业自动化控制系统中起着越来越重要的作用和在工业自动化控制里的应用也是越来越广泛。但是，当前我国的PLC控制装置在我国的工业生产领域的应用中还是存在问题的，因此，PLC在工业自动化的控制中要加强注意以及进一步提高其技术水平和使其适应多样工业生产环境而提高PLC在工业自动化控制领域的的应用水平，进而成为我国的现代工业自动化控制的技术支柱，而推动我国工业可持续发展。一、PLC的特点1、可靠性高，抗干扰能力强自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是分散安装在生产现场的各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置，在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强的适应恶劣工业环境的能力，运行稳定，可靠性较高，因此，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。2、通用性强，控制程序可变，使用方便PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。3、功能强，适应面广现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。4、易便易学，应用普遍PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备，接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受，梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。5、维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序很容易实现改变生产过程。6、体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，可实现机电一体化。二、PLC应用中存在的问题PLC的正常运行是工业自动化生产流程的保障。尽管PLC的使用非常简便，但对于工业生产的很多特种环境来讲，是会对PLC的工作产生一定影响的，从而妨碍工业生产的正常运行。（1）温度PLC有自身的工作温度限制，温度上限为55℃，下限不低于0℃，因此在PLC的安装过程中要充分考虑到散热性要求，并尽可能原理发热量大的电器元件，防止阳光直射。如果周围工作环境温度大于55℃时，还要考虑安装通风或制冷装置，来降低工作温度，从而保证PLC工作的温度要求。（2）湿度元器件的绝缘性能与环境中的水汽含量有关，湿度控制是PLC元件稳定性的保证，要始终将湿度范围控制在85%以下。（3）.震动PLC对防震也有一定的要求，尽可能的远离强烈的震动装置，防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动，必要时可以采取减震措施来减轻震动带来的危害。三、PLC在工业自动化控制中的具体应用1、用PLC控制开关量对于小系统而言，传统的继电器或者接触器控制系统尚可应付；系统如果较大或者相对复杂，传统的继电器或者接触器控制系统便难以满足实际需要，这是二者本身的缺陷所决定的，如“触点竞争”、线路庞杂以及不易修改等。PLC投入使用后，凭借着速度快、稳定性高以及维修方便等诸多优点，不仅保证了产品的质量，还大幅降低了制造成本。在机床及自动化生产线中，PLC取代传统的继电器、接触器控制系统已经成为一种必然的趋势。以顺序控制器的公式为基础进行设计，然后参照执行元件节拍表，作出各个控制部分的梯形图，整个设计流程简单明了，即便存在问题，也可利用模拟仿真检查及时发现，因而为后续的维修工作打开了方便之门，同时促进了规范化设计的进程。2、用PLC控制模拟量PLC能够以控制对象的具体特征为根据，灵活地展开功能模块组合，从而实现对系统的有效控制。PLC的功能模块有如下几大类：主机模块、I/O扩展模块、模拟量控制模块、高速计数模块、位置控制模块、通讯模块。PLC在控制语句方面极具优势，同时在模拟量控制模块方面也表现出了一定的不俗，因此，PLC可出色完成对过程的准确、有效控制，同时还可用于对仪表的实时监控。模拟量控制模块的研究和发展促使过程控制取得了突破性进展，PLC、模拟量模块的结合，有助于过程控制系统精度的进一步提?{，如使热处理的整个过程主要包括有：升温、保温以及降温。严格依据生产工艺进行，这一点是传统仪表控制所不能做到的。3、用PLC进行位置控制对于工厂自动控制而言，位置控制是一个非常重要的内容，主要表现在以下几个方面：（1）工业机器人的动作定位控制；（2）机床刀具中串刀补偿控制；（3）主轴精确分度控制。PLC发出一个脉冲信号给步进电机，步进电机接收到指令后便会精确位移，从而实现位置控制。4、用PLC实现系统的集中控制PLC适用于工业自动化控制，也适用于系统本身的控制，如对控制系统进行全面故障检测并显示检测结果。对控制系统进行检测或者监控时，将会应用到时限故障检测和逻辑错误检测2个原则。设备处于正常工作状态时，PLC中的输入/输出信号以及中间记忆元件三者之间存在一种固定的逻辑关系。设备如果发生异常，那么上述逻辑关系便会难以维持，即发生逻辑故障问题。在具体应用环节，通常将异常逻辑关系下的相应输出当作故障信号，去完成报警或停机等一系列控制。5、用PLC实现对电动机变频调速的控制PLC指令系统日趋成熟并表现出了强大的功能。利用PWM可向电机发出准确指令以实现对后者的有效控制。除此之外，加设一电压平滑电路可实现PWM与变频器的结合，如此一来不仅能够控制电机的运转，还能实现对电机的调速。电机处于正常运行状态时，其转速的快慢取决于PWM指令系统中的t值，二者之间存在正比关系，即t值越大，电机的转速越快。四、PLC工业应用注意事项及抗干扰设计1、PLC应用注意事项在工业应用PLC控制时，要对温度、湿度、振动、空气及电源等问题随时关注，PLC的工作环境温度一般要求为0℃～55℃，在安装时不能将PCL放到发热量大的设备下面，附近还应有良好的散热通风空间，基本单元与扩展单元要保证留有3cm以上的间隔，同时还要避免太阳光的照射，当环境温度超过55℃时，要采取安设风扇的措施来强迫通风。不能让振动源和PLC靠得太近，尤其是10HZ～55HZ振动频率的频繁振动，如果在生产过程中不能防止振动的产生，则要制定相应的减振措施（如使用减震胶）。空气湿度要保持在85%的范围以内，保证PLC的绝缘性。PLC通常使用50HZ或者220V的交流电电源，PLC自身的抵制能力就能防止一般的电源线干扰，如果存在非常严重的电源干扰或要求的环境可靠性较高，可以通过安装隔离变压器的方式使地面与设备间的干扰降低。要防止空气中存在腐蚀易燃气体（如硫化氢和氯化氢等），如果工作环境的空气中存在较多粉尘或腐蚀气体，尽量将PLC安装在封闭的控制室里，并使用空气净化设施对空气进行净化。2、PLC抗干扰设计PLC在自动化控制中受到内部干扰、系统外引线和辐射这三种干扰，元器件间或者电路间相互电磁辐射产生了内部干扰。系统外引线也被称为传导干扰，主要是由于信号线及电源引入，在工业生产中这种干扰比较严重。电力网络、电气设备、电视及雷达等电磁场引发了辐射干扰，辐射干扰的分布较为复杂。在选择PLC设备时，尽可能考虑设备的抗干扰能力，保证PLC系统正常工作。在设计PLC抗干扰能力时，要依据不同功能进行设计，电磁干扰也可能在电缆敷设中产生，可使用不同电缆对不同信号进行传输，并根据信号种类来进行分层敷设，避免使用单独一种电缆传送信号，使电磁干扰降低。结语PLC技术随着科技的进步不断提高，功能也在持续完善，广泛应用到工业自动化控制中，不过在工业生产应用中PLC控制装置仍存在一些需要注意的问题，因此我们必须解决这些问题并提高PLC的技术水平，使其能够在各种生产环境进行工作，提高PLC的应用水平。参考文献：[1]魏雪松.浅谈工业自动化控制中PLC的应用[J].民营科技，2008（12）.[2]邓高寿，潘宏侠.PLC在工业自动化控制领域中的应用[J].机械管理开发，2006（6）.