佘鵬

【摘 要】可編程控制器，即PLC，在自動化控制領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，它是集合了計算機、網(wǎng)絡(luò)通信、自動控制等技術(shù)于一體而發(fā)展起來的一種新型自動控制裝置，一直以來，PLC在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中起到十分重要的作用。本文從介紹PLC系統(tǒng)的概念開始，闡述了在控制系統(tǒng)當(dāng)中PLC應(yīng)該如何進行設(shè)計，進而對PLC的未來進行一個展望。

【關(guān)鍵詞】可編程控制器 PLC；自動化

0.引言

可編程邏輯控制器，即PLC，由于該控制器的體積小、易安裝以及功耗低等優(yōu)點，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在自動化控制系統(tǒng)當(dāng)中，并且，由于PLC與計算機結(jié)合很緊密，因此其發(fā)展速度也是十分迅速的，產(chǎn)品的更新周期越來越短，可以說，PLC在自動化行業(yè)當(dāng)中應(yīng)用的相當(dāng)普遍。尤其是進入21世紀(jì)，工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)進入到自動化高度發(fā)達的水平，微電子技術(shù)已經(jīng)變得十分成熟，因此，在自動化控制系統(tǒng)中，PLC的運用隨處可見。

1.PLC系統(tǒng)的概念

PLC，即可編程邏輯控制器，英文為Programmable Logic Controller，是一種集計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及自動控制技術(shù)為一體的工業(yè)運用控制裝置，它是一種數(shù)字式的電子系統(tǒng)，運行以及操作都是以數(shù)字方式進行的，并且在該裝置上還具有了編程功能，以此來實現(xiàn)對機械或者是生產(chǎn)的控制，此外，PLC還具有實用性強、應(yīng)用簡單、良好的抗干擾能、易于維護和擴展等特點，因此在自動化生產(chǎn)的過程中，起到了十分重要的作用。

作為一種新型的工業(yè)控制裝置，PLC有許多特點是其他控制器所不能比擬的，比如：PLC的運行速率快，因為其CPU的工作能力強；指令系統(tǒng)豐富以及可靠的操作系統(tǒng)；I/O接口和通信接口各式各樣，極大限度的滿足了工業(yè)當(dāng)中的各種需求；除此之外，還具有信號采集功能、中斷處理能力、輸出控制功能、存儲能力、邏輯處理能力、網(wǎng)絡(luò)通信能力、數(shù)據(jù)運算能力、定時能力以及計數(shù)能力等，這些特點為PLC的廣泛應(yīng)用提供了重要前提，也為工業(yè)的自動化發(fā)展提供了諸多便利。

2.PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1設(shè)計思路

由于PLC控制系統(tǒng)當(dāng)中涉及到不僅僅是計算機、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，還有自動控制技術(shù)當(dāng)中的數(shù)據(jù)管理、圖形技術(shù)以及控制等其他技術(shù)，這樣就要求在進行系統(tǒng)設(shè)計時，要充分考慮這些技術(shù)之間的相互融合性和協(xié)調(diào)性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、信息同步。比如在配電網(wǎng)當(dāng)中，為了提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)損耗、減少斷電次數(shù)，就必須在配電網(wǎng)的設(shè)計中以系統(tǒng)工程為理念，利用系統(tǒng)集成的方式，統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)的兼容性、統(tǒng)一性，并且還要以實用性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、可擴展性等設(shè)計要求為前提。

2.2設(shè)計要求

2.2.1硬件方面

在PLC控制器當(dāng)中，硬件設(shè)計是十分重要的，硬件設(shè)計的好壞會直接影響到設(shè)備的運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性。此外，PLC很容易適應(yīng)周圍環(huán)境，安裝比較方便，更換時也比較快捷。

比如在輸入輸出電路的設(shè)計中，設(shè)計輸入電路時，考慮到電源要具有普遍性、抗干擾等問題，因此，一般采用的是240V作為供電電源，并且在電源當(dāng)中還加入了凈化原件以此來達到隔離要求。除此之外，考慮到電路中可能出現(xiàn)短路現(xiàn)象，因此，在選擇電源容量時采用輸入電路功率的二倍，并且在輸入段安裝熔絲以此來起到保護電路的作用；設(shè)計輸出電路時，假如生產(chǎn)中有高頻的動作，那么在設(shè)計PLC時，就需要通過繼電器進行輸出，這樣不但保證了生產(chǎn)的要求，而且抗干擾能力、負(fù)載能力都得到了很大提升，而如果在輸出端的負(fù)載是具有電磁感應(yīng)一類的，那么在突然斷電時就會出現(xiàn)電磁干擾，這樣就會產(chǎn)生電流的沖擊，因此為了防止這種沖擊燒壞PLC，就需要在此設(shè)備的旁邊安裝二極管，以此來起到保護的作用。

抗干擾的設(shè)計中，如今的工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)普遍的使用自動化設(shè)備，而在這些設(shè)備之間由于電流或者電壓突然的變化而產(chǎn)生電磁輻射，產(chǎn)生電磁波，進而影響PLC系統(tǒng)的性能，此外，除了設(shè)備之間的電磁干擾，還有來自空間的電磁場的干擾，比如有雷電、廣播、高頻設(shè)備等，這些分布比較復(fù)雜，當(dāng)PLC處于射頻場中時就極易收到這些電磁波的干擾，所以，在設(shè)計抗干擾方面時，要正確選擇合適的電纜，并且在鋪設(shè)線路時，要盡量原理高壓線或者是動力線，避免線路并行的現(xiàn)象；在硬件上要加入濾波器，濾除一些干擾；做好信號與屏蔽接地，防止出現(xiàn)“地環(huán)路”；變頻器中加入隔離變壓器、濾波器等措施來抑制變頻器的干擾。

2.2.2軟件方面

PLC系統(tǒng)進行設(shè)計時，除了要對硬件進行設(shè)計，還要進行軟件的設(shè)計。在進行軟件設(shè)計時，要根據(jù)生產(chǎn)的需求來進行劃分，不同程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，軟件設(shè)計中最為重要的就是過程的編寫，PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用的效果如何關(guān)鍵是要看軟件設(shè)計方案是否合理、高效。因此，在進行程序編寫時，一個子程序不但可以獨立的實現(xiàn)一些簡單的功能，而且還要在組合模塊中也要發(fā)揮相同的功效。一般程序結(jié)構(gòu)分為三種：循環(huán)、條件以及順序，表達方式也為三種：STL（語句表）、CSF（功能圖）、LAD（接點梯形圖），在PLC程序當(dāng)中，最小的語句單元稱為控制語句，比如LDI0.2就為一個完整的控制語句。除此之外，在編程的過程中，一定要盡可能的保證各種指令的正確性，假如出現(xiàn)錯誤，也必須有相應(yīng)的程序來保護設(shè)備、控制設(shè)備。比如在一個生產(chǎn)線當(dāng)中，有某一個設(shè)備是關(guān)鍵設(shè)備，必須要保證它的可靠性，因此，在編程時，就需要充分考慮到這一點，可以利用程序連鎖措施來最大限度的保護生產(chǎn)線的正常運行，就算出現(xiàn)意外，也會立馬停止，同時發(fā)出警報。對于干擾問題，可以通過設(shè)計濾波器以及工頻整形采樣的方式消除周期性的干擾。

3.PLC系統(tǒng)的未來發(fā)展

隨著自動化以及微處理器技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)當(dāng)中，如汽車制造、控制設(shè)備、立體倉庫、環(huán)保以及娛樂設(shè)施等等。未來的PLC發(fā)展可以分為以下幾個方面：①人機界面更加友好，PLC生產(chǎn)商可以聯(lián)合一些有實力的軟件公司，提高自己的程序編寫能力，方便人們的操作，同時也降低了維護PLC的成本，比如現(xiàn)在的PLC+網(wǎng)絡(luò)+IPC+CRT模式就已經(jīng)被人們普遍使用；②網(wǎng)絡(luò)通信能力得到大幅提升，PLC生產(chǎn)商在原有的基礎(chǔ)上，增加了各種通訊接口，提供了完整的通信網(wǎng)絡(luò)。③開放性與互操作性，如今的PLC雖然在開發(fā)工具上，各個公司使用的不同，但是在客戶端，卻基本上實現(xiàn)了兼容，同時還提出了一些標(biāo)準(zhǔn)，如：OPC（OLE for Process Control）標(biāo)準(zhǔn)，增強了軟硬件的互操作性，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫傳輸。

4.總結(jié)

在工業(yè)自動化領(lǐng)域當(dāng)中，PLC已經(jīng)發(fā)揮了它不可替代的作用，有效的解決了傳統(tǒng)工業(yè)當(dāng)中的不良問題，推動了整個工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，為科技的再一次騰飛奠定了堅實的基礎(chǔ)。如今的PLC發(fā)展更加小型化、多功能、快運行、低價位，在人類電氣自動化發(fā)展工程中將會發(fā)揮更加廣泛的作用。

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