主頁 > 技術文章 > 工業(yè)自動化設備中PLC的運用分析 2024-10-24

工業(yè)自動化設備中PLC的運用分析

摘要：工業(yè)自動化隨著現(xiàn)代社會中各項技術的不斷發(fā)展，在工業(yè)自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程中，PLC的各種相關產(chǎn)品也得到了迅速的發(fā)展，它在性能、結(jié)構(gòu)、指令以及編程方面有著不同的類型，那么其使用的場合也各不相同。在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展過程中，離不開PLC的發(fā)展和運用。文章對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中PLC的應用進行分析和討論，以便為工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中PLC的發(fā)展提出理論指導和參考依據(jù)。
　　所謂PLC指的是可以用于編程的控制器。在現(xiàn)代社會中所使用的PLC已經(jīng)超過了簡單的控制器的使用范疇，它在整個工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中居于主導地位，從狹義上而言，PLC控制器只有一塊簡單的芯片構(gòu)成，起著控制作用；從廣義而言，PLC的實際使用功能幾乎能和電腦媲美，因為PLC具備電腦的一切功能。
一、工業(yè)自動化設備構(gòu)成PLC的硬件設備有：
　　{1}電源。在PLC的運行過程中其電源主要由芯片上的幾個針角組成，PLC是芯片構(gòu)成的電腦，所以在電源的使用方面非常節(jié)約，幾乎和電子表的用電量相等。
　　{2}中央處理設備。PLC中的CPU屬于單核處理器，其功能相當于人類的大腦組成部分，是整個PLC工作的關鍵部分。其主要負責的功能模塊在于集運算和邏輯功能于一身，是標準化的“思維”過程。
　　{3}存儲設備。該設備有運算存儲器和程序存儲器組成，其中程序存儲器的功能在于對已編好的程序進行控制和執(zhí)行；暫存器主要的功能在于將程序調(diào)入到合適的部位，然后在CPU的運行下使PLC達到自動化的運行，所以暫存器在PLC中的功能在于為程序的執(zhí)行提供所需要的數(shù)據(jù)。
　　{4}輸出和輸入設備。輸出和輸入設備是為數(shù)與數(shù)之間、模塊與模塊之間以及模塊控制器之間的連接提供方便，同時在CPU中經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)要通過輸入和輸出設備進行傳送，然后在該設備所傳送的指令下對機器進行控制。
二、PLC的工作原理：
　　在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的運行中，PLC主要是通過順序邏輯掃描技術實現(xiàn)工作過程，該工作過程分為三個主要的組成部分：輸入采樣部分、用戶使用程序執(zhí)行部分以及輸出刷新部分。在完成這三個部分的工作后即為完成一個工作掃描周期，在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的工作過程中主要是用一定標準的速度重復進行這三部分工作。
　　{1}輸入采樣部分。在該部分的工作過程中，PLC主要以掃描方式對不同接口的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行讀入，同時將讀入的數(shù)據(jù)存儲于輸出和輸入設備相應的單元區(qū)域內(nèi)，并要保持在一個掃描周期內(nèi)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)不發(fā)生任何變化。所以，在PLC的工作過程中要想輸入脈沖信號必須要保證輸入的脈沖信號大于一個掃描周期，這樣才能保證信號被準確輸入。
　　{2}用戶使用程序執(zhí)行部分：該階段是PLC掃描周期中運行的第二個部分，在該部分的工作過程中，PLC主要是通過梯形圖的模式按照從上到下的順序?qū)τ脩羲褂玫某绦蜻M行掃描，針對單個梯形圖，通過先左后右、再上后下的順序進行掃描，再對不同接觸點構(gòu)成的控制線路進行標準化邏輯運算。在完成該工作之后，針對具體的運算結(jié)果，對存在于輸出點的邏輯圈內(nèi)相應的存儲區(qū)域或者輸入和輸出設備中的映像區(qū)進行刷新處理。在使用掃描技術的前提下，在一個掃描周期中只對位于梯形圖最下面部分的線圈和數(shù)據(jù)起作用，位于上部的線圈和數(shù)據(jù)則需要在下一個周期掃描時才能進行刷新工作。
　　{3}輸出刷新部分：在PLC的工作過程中輸出刷新部分是最后一個工作階段，在該工作過程中，CPU要根據(jù)上部分的具體情況進行處理，要在上部分輸入和輸出部分的映像區(qū)域內(nèi)對相對應的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行刷新處理，此外，還要在輸出電路中的驅(qū)動程序幫助下對鎖定電路進行刷新處理，同時驅(qū)動相對應的外設，這就完成了PLC的一個工作過程。
三、工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中PLC的運用及其分析：
　　3.1工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中PLC的主要運用
　　{1}控制開關量。由于PLC系統(tǒng)具有操作簡便、速度快、維修方便和可靠性高等優(yōu)點，所以PLC系統(tǒng)的使用不僅可以避免大系統(tǒng)線路復雜、不易修改等問題，還可以提高系統(tǒng)的質(zhì)量，從而達到節(jié)省時間、人力和提高控制的可靠性目的。在設計PLC系統(tǒng)時，為保證設計的規(guī)范化，可根據(jù)控制系統(tǒng)中的要求，應用順序控制器的公式進行計算，設計制作出順序控制器梯形圖示意圖，并進行模擬仿真檢查。
　　{2}控制模擬量。在工業(yè)自動化系統(tǒng)的控制過程中，必須針對具體控制對象的特點，PLC通過一定標準的組裝成為標準化功能強大的控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的靈活控制。組成PLC的模塊主要有主機、輸入和輸出、模擬控制、高速計數(shù)、通訊等。在工業(yè)自動化系統(tǒng)的控制過程中使用PLC進行模擬量的控制，不僅能夠?qū)︖^程進行控制還能夠通過編程語句實現(xiàn)對儀表的控制。在工業(yè)自動化系統(tǒng)中使用PLC在一定程度上提高了控制系統(tǒng)的精度，同時還可以對熱處理的各個過程進行嚴格的控制，給熱處理的工業(yè)自動化過程帶來了極大的方便。
　　{3}控制位置。在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，對位置進行控制起著重要作用。在工業(yè)設備的制造過程中，各種不同刀具的補償控制工作、搬運定位的控制工作以及主軸的精確度等的控制都屬于對位置的控制。在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的工作過程中，PLC主要通過對步進電機的控制來實現(xiàn)脈沖的控制，更進一步實現(xiàn)整個位置的控制目的。
　　{4}控制系統(tǒng)集中。在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的過程中，PLC不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的控制，還能夠?qū)ο到y(tǒng)本身進行控制，如對系統(tǒng)的故障進行檢測等。在該工作的進行過程中，主要通過故障檢測和錯誤檢測對系統(tǒng)進行監(jiān)控。在機床的工作過程中其每個工作的實現(xiàn)都需要一定的時間作基礎，可在單個工作的實施過程中設置定時器，同時將定時器的信號作為停機和啟動的信號。PLC在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的工作過程中，電控系統(tǒng)的不同工作部分之間存在著一定的邏輯關系，在設備出現(xiàn)故障時會破壞系統(tǒng)運行的邏輯關系，所以需要將控制系統(tǒng)集中化進行故障的處理。{5}控制電動機的變頻和調(diào)速。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中PLC的使用可以將其指令和變頻器一起使用，從而實現(xiàn)電機運轉(zhuǎn)和速度的調(diào)控。在PLC和PWM的工作過程中需要加平滑電路，在完成該工作后要對PWM中的t值進行設定來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，該轉(zhuǎn)速和t值成正比例關系，PWM指令中的脈沖的大小能夠影響到電壓紋波�？傊�，在工業(yè)自動化系統(tǒng)的使用過程中PLC功能越強大，指令就越豐富，使用途徑更加廣泛。
　　3.2工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中PLC應用分析
　　PLC在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的應用使工業(yè)自動化發(fā)生了巨大變化，它為不同的工業(yè)自動化提供了廣泛的應用。PLC的主要作用在于為工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的提供更加完善和穩(wěn)定的方案。隨著現(xiàn)代電子計算機技術以及通信設備的逐漸完善和飛速發(fā)展，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)也發(fā)生了重大的變化，同時PLC新技術系統(tǒng)開放性的增加更加擴大了工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的應用范疇。
　　PLC是將各種技術如計算機、自動化、先進制造以及通信技術為一體來實現(xiàn)單機到車間再到整個工廠自動化的控制，它是整個工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的關鍵部位。隨著現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展使個人計算機的使用更加廣泛，從而使PLC的功能更加強大和靈活。作為現(xiàn)代工業(yè)自動化過程中三大支柱之一的PLC技術已經(jīng)在眾多的工業(yè)自動化領域（機械制造、化工、石油以及鋼鐵）中廣泛應用。PLC的應用模式也從簡單的邏輯和順序控制發(fā)展到具有一定水平和復雜程度的運動控制、信息控制等。
PLC的應用領域的分析主要有：
　　①對邏輯控制進行分析。該領域是PLC的應用中最為廣泛和基本的范疇，它將傳統(tǒng)的繼電器替換，可以進行邏輯和順序控制，同時不僅能用于單臺設備的控制也能用于多臺設備的控制，最終實現(xiàn)自動化流水作業(yè)。
　�、趯︖\動控制進行分析。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中PLC對運動控制分析主要是通過對脈沖的控制實現(xiàn)圓周運動或直線運動，在該過程中脈沖的位移量很小，所以，使用PLC的運動控制進行分析具有較高的精度。
　　③對過程控制進行分析。這主要是對各種模擬量進行分析，并保證系統(tǒng)正常的工作。這主要通過閉環(huán)和開環(huán)進行控制，這主要用于工業(yè)自動化中的冶金、化工、鍋爐等的控制。
　　④對信息控制進行分析。在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中運用PLC具有的數(shù)學運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及排序等功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理。這意味著PLC在數(shù)據(jù)處理和信息化方向上的轉(zhuǎn)化。
　　工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中PLC的應用能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量并能節(jié)省大量的人力。PLC的使用能夠在線對產(chǎn)品質(zhì)量進行檢測并制定標準的參數(shù)。同時對工業(yè) 自動化控制系統(tǒng)中PLC的分析發(fā)現(xiàn)，PLC長期在工業(yè)自動化領域的發(fā)展中居于主體地位，它是整個工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中最為重要的因子。
四、結(jié)語：
總之，在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中使用PLC技術不僅能夠在一定程度上節(jié)省大量的人力和物力，還能夠提高工業(yè)行業(yè)的自動化水平，使得各項工作的進行更加的方便和完善。所以，一定要盡最大的能力做好工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中PLC的分析工作，使PLC在工業(yè)自動化系統(tǒng)中的發(fā)展更加美好。

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