1 PLC 的優(yōu)點
1.1 可靠性高,抗干擾能力強
可靠性是電氣設備的關鍵性能。 在 PLC 的設計和制造過程中, 由于采用了現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術和嚴格的生產(chǎn)工藝來制造內(nèi)部電路,PLC 具有先進的抗干擾能力,使用 PLC 的平均無故障時間通常在 20 000 小時以上,這是一般的其他電氣設備做不到的。
1.2 配套齊全,功能完善,適用性強
雖然 PLC 的種類繁多, 但由于其產(chǎn)品的系列化和模塊化,且軟件包齊全, 用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同的控制系統(tǒng)。除了邏輯處理功能外,現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力,可用于各種控制領域。 近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn),使PLC 的應用擴展到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展,使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得更加容易。
1.3 編程語言易學易用
PLC 一般采用易于理解和 掌握的梯形圖語言及面向工業(yè)控制的簡單指令編寫程序,易于為工程技術人員所接受。 梯形圖語言的圖形符號和表達方式與繼電器電路圖相當接近, 只用PLC 的少量開關 量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能,為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人打開了方便之門。
1.4 維護工作量小,維修方便
PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯 ,大大減少了控制設備的外部接線。 同時具有很強的自我診斷能力, 能隨時查出自身的故障,并顯示給技術人員,使技術人員能迅速檢查、判斷故障的原因。如果是 PLC 自身的原因,在維修時只需更換插入式模塊及其它易損壞的部件即可,既方便又減少了影響生產(chǎn)的時間,使維護也變得容易起來。
2 PLC 技術在工業(yè)自動化領域中的應用分析
2.1 開關量邏輯控制
這是 PLC 最廣泛的應用領域, 它取代傳統(tǒng)的繼電器控制,按照邏輯條件進行順序動作, 按照邏輯關系進行互鎖保護動作的控制。 PLC 應用于單機控制、多機群控制、自動生產(chǎn)線控制等。
2.2 運動控制
運動控制主要指對工作對象的位置、速度及加速度所做的控制。 可以是單坐標,即控制對象做直線運動;也可是多坐標的,控制對象做平面、立體,以及角度變換等運動。 有時,還可控制多個對象,而這些對象間的運動可能還要有協(xié)調(diào)。 這對于提高控制精度、響應速度和能源利用率有著重要意義。
2.3 過程控制
PLC 已廣泛地應用于連續(xù)過程控制領域。 過程控制是對電流、電壓、溫度、壓力等模擬量的閉環(huán)控制。 過程控制的目的就是根據(jù)有關模擬量的當前與歷史的輸入狀況, 產(chǎn)生所要求的開關量或模擬量輸出,使系統(tǒng)工作參數(shù)能按一定要求工作。 這是連續(xù)生產(chǎn)過程最常用的控制。
2.4 數(shù)據(jù)處理
信息控制也稱數(shù)據(jù)處理,是指數(shù)據(jù)采集、存儲、檢索、變換、傳輸及數(shù)表處理等。 隨著技術的發(fā)展,PLC 不僅可用于系統(tǒng)的工作控制,還可用于系統(tǒng)的信息控制。
2.5 通信與聯(lián)網(wǎng)
依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能,它使 PLC 與 PLC 之間、PLC 與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息, 形成一個統(tǒng)一的整體。工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展很快,各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。有的企業(yè)將不同廠商的 PLC 設備連接到單層或多層網(wǎng)絡上, 相互之間進行數(shù)據(jù)通信,實現(xiàn)分散控制和集中管理,從而實現(xiàn)全車間甚至全廠的綜合自動化。
3 PLC 技術在工業(yè)自動化領域的未來發(fā)展方向
3.1 集控化和網(wǎng)絡化
目前的 PLC 已經(jīng)超出了邏輯控制功能這一范疇。 隨著半導體技術、大規(guī)模集成電路技術和通訊技術的發(fā)展,以前的 PLC 只做單機控制,現(xiàn)在很多大型的 PLC 和傳統(tǒng)的 PLC 融合,不僅能處理邏輯,還能做過程控制,也能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集等功能。 因此,今后的 PLC 將會向大型分布式、網(wǎng)絡化、集控化的方向發(fā)展。
3.2 運動控制和分散控制
PLC 最初是從邏輯控制發(fā)展到過程控制, 這是傳統(tǒng)的 PLC控制方式。 現(xiàn)在,PLC 正在走向運動控制和以工業(yè)總線技術為基礎的分散控制, 運動控制和分散控制是 PLC 技術發(fā)展的主要方向。
3.3 編程軟件的“易用性”
如今大量用戶針對不同的控制系統(tǒng)廠商使用不同的軟件套件,譬如 PLC、HMI、Drive、Servo 等。 將來用戶只用一個軟件套件或軟件框架, 其主要優(yōu)勢是能夠一次性處理所有的變量和參數(shù)化,不需要進行復雜的映射或協(xié)調(diào)工作。 用戶可以一次性定義相關變量,然后可以同時在 PLC、HMI 和 Drive 中應用該參數(shù)。這種“易用性”的概念還要考慮到工程技術人員的經(jīng)驗豐富程度,經(jīng)驗不太豐富的技術人員可以利用 Windows 鼠標操作和運行預先定義好的功能塊輕松完成編程。 而經(jīng)驗豐富和受過良好教育的技術人員如果希望詳細優(yōu)化解決方案, 可以利用 C 語言或BASIC 語言等來編寫應用程序。
3.4 開放性
PLC 制造商已經(jīng)開始關注到基于工業(yè) PC 控 制技術所帶來的強大沖擊。在高端應用方面,很難進一步區(qū)分 PLC 控制系統(tǒng)和工業(yè) PC 控制系統(tǒng)之間的差異,因為這兩者均采用了同樣類型的微處理器和內(nèi)存芯片。 工業(yè) PC 的控制系統(tǒng),除了在靈活性方面相比傳統(tǒng) PLC 具有截然不同的優(yōu)勢外, 還具有能夠縮短系統(tǒng)投放到市場的周期,降低系統(tǒng)投資費用,提高從工廠底層到企業(yè)辦公自動化的數(shù)據(jù)信息流動效率等優(yōu)點。 可以相信,PLC 技術將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向發(fā)展。
4 結語
PLC 從可以用于所有的工業(yè)部門 , 現(xiàn)在已經(jīng)擴展到商業(yè) 、農(nóng)業(yè)、民用、智能建筑等領域。 PLC 不僅可以用于代替繼電器控制的開關量邏輯控制,也可以用于模擬量閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)和運動控制等場合。 在國民經(jīng)濟的快速發(fā)展過程中起著越來越重要的作用。 隨著微處理器、網(wǎng)絡通信、人機界面技術的迅速發(fā)展,工業(yè)自動化技術日新月異,未來 PLC 將朝著集成化、網(wǎng)絡化、智能化、開放化、易用性的方向發(fā)展。 PLC 技術雖然面臨著來自其他自動化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn), 但同時也在吸收它們的優(yōu)點,互相融合,不斷創(chuàng)新,在今后的國民經(jīng)濟各領域?qū)⒌玫礁鼜V泛運用。
(審核編輯: 滄海一土)
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