PLC在工業自動化控制領域中的應用及發展

于航

摘 要：社會經濟的發展推動了工業自動化進程，使得工業自動化進入快速發展時期，并將PLC逐漸滲透到工業自動化生產的各個環節中，輔助數字計算以及模擬量控制。PLC能夠豐富機械裝置自動化操作方式，還能對其運行期間產生的異常因素進行快速、精準的測定。因此，對工業自動化控制領域的發展情況進行深度分析后，并盡可能地將PLC應用到實際生產中，是一件非常重要的事情?；诖?，詳細分析了PLC在工業自動化控制領域中的應用及發展，希望能夠為相關同行業者提供有效的參考依據。

關鍵詞：PLC技術;工業自動化控制;具體應用;發展

中圖分類號：TP273 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）05-0064-03

0 引言

隨著現代社會的穩定發展，各個行業都呈現了良好的發展狀態，IT的發展為工業自動化提供了良好的基礎條件?；诖?，PLC的運用滿足了以往工業領域中部分客觀要求，對全面提升工業自動化控制效果具有非常重要的意義。為此，文章詳細概述了PLC，深入分析了PLC應用在工業自動化領域中出現的問題，描述了PLC應用在工業自動化領域中的具體方式，全面闡述了PLC應用在工業自動化領域中需要注意的事項，展望了PLC在工業自動化控制領域中的發展趨勢，以供參閱。

1 PLC

1.1 概念

PLC技術也就是常說的可編程控制器，實際應用該技術的過程中，是將通信服務和自動控制有效融合起來，確保運行穩定。從工業生產來看，該項技術的的優點包括程序設計方便、體積較小、能夠有效外擴組件模塊（如圖1所示）。在電力領域、輕工業生產之中，PLC逐步發揮出越來越重要的作用。

1.2 類型

1.2.1 FCS系統

FCS模塊也就是現場總線型控制模塊。主要是用來操控電氣設備體系中的各個開關，實際生產中具有以下優勢：采用高效傳輸的數字通信服務，具有完善的網絡架構，從而形成較為多樣的功能結構，不但可以滿足電氣裝置的穩定工作，還能夠進一步提高數據傳輸效率，達到預期目標。此外，借助綜合化的FCS模塊，還可以為電氣裝置搭建出配套的網絡架構，推動機械裝置朝著智能化、自動化的前行趨勢。

1.2.2 DCS系統

對比來看，DCS模塊的使用較為嚴苛。其主要用于測定并降低電氣裝置運行階段出現的風險情況，利用交互端口使得控制體系和測定服務有效融合?；诳刂葡到y提供的風險把控服務，結合計算機的數據分析功能，對各項參數進行整合，確保系統能夠穩定工作。DCS模塊在實際生產中主要發揮的是分散效用，能夠將電氣裝置運行階段中出現的風險情況有效把控并合理分散，降低風險的負面影響，防止出現較大的經濟虧損。DCS模塊內部組成復雜，主要包括三大核心系統：控制系統、顯示系統和通信系統?；谌笙到y可以有效完成電氣線路的測定服務，保證系統的穩定性。

1.3 特色及優勢

PLC控制技術在實際使用過程中有自身的優勢和特點，它能夠對現場的總線加以控制，來達到提高系統運行質量的效果和目的[1]。PLC技術在運用時能夠將通信協議統一化處理，保障用戶和廠家的雙方權益。有關技術人員對PLC工程技術進行分析時，發現PLC技術在通信程序設置過程中力求精簡，它能將通信結構和計算機系統加以整合來達到優化內部控制程序的目的，有效地控制計算機編程工作量。PLC控制技術具有強大的性價比，PLC設備和各種裝置在系統中運行時也體現出了極強的適應性和普適性。PLC控制技術能夠優化系統運行的程序，經過多年的科學實驗，已經證明了PLC技術能夠使電氣自動化系統的各個部件呈現出標準化和模塊化的發展，并且它能夠對生產過程進行全程管控，及時發現系統出現的故障，找到解決對策，提高自動化系統的使用效率。當前我國電氣自動化領域利用PLC技術進行操作時，可以采用梯形圖的方式進行系統編程，能夠有效地降低工作人員的技術難度，減輕工作壓力。

2 工業自動化控制領域中PLC的影響因素

PLC的穩定運行是工業自動化控制的保障，PLC為工業的自動化控制帶來了諸多便利，但是也存在一些因素會在PLC工作中產生一定的影響[2]。

2.1 溫度

PLC工作環境的溫度不能低于0 ℃，也不能高于55 ℃，否則會對工作的穩定性產生影響。在PLC安裝的過程中一定要充分考慮到PLC的散熱，并且放在不被陽光直射的地方，當工作環境溫度過高時，一定要選擇安裝制冷裝置或者在安裝在通風良好的地方。

2.2 濕度

濕度對于PLC運營的穩定性影響較大，因為PLC元器件的絕緣性和PLC工作環境的濕度有很大關系，所以一定要保證環境的濕度低于85%，這樣就能讓PLC更加穩定地工作。

2.3 振動

PLC系統各項功能運行過程中，會受到諸多因素的影響，其中振動影響最為明顯。如果生產環境中出現了連續振動且頻次超過標準范圍，就會嚴重影響運行質量。因此工業自動化發展過程中，勢必會不斷融合各項先進裝置和技術服務，優化存在的振動問題。逐步在PLC系統中擴增功能組塊，就可以顯著降低振動影響。當系統處于正常工況下，PLC技術將會發揮出應有作用，提升工業生產效率，確保各個環節均按照預期完成。

2.4 電源設置

PLC系統在運行過程中選用220 V交流供電，并對干擾運行的各項因素進行合理把控。實際應用PLC技術時，雖然其內部已經具備良好的抗干擾能力，但電源影響較為明顯，仍需要優化抗干擾措施，并選擇適合系統運行的電源供能。防止電源持續對PLC系統施加影響，同時保證供電穩定，提高系統的可靠性和運行效率。整個PLC系統運行階段，均要持續關注技術的發展情況，確保技術能夠達到預期效果[3]。

3 在工業自動化控制領域中PLC的具體應用

3.1 優化數據信息處理工作

PLC技術主要作用于邏輯分析和數量計算等，由此便可以在工業生產中實現自動化的數模轉換，同時向被控設備發送對應的控制命令?；谙嚓P的運行條件，此技術可以有效融入到信息管理之中，更好的完成針對化管理和分析，實現預定目標。后續再完成各項信息整合和數據對比時，PLC系統便能夠快速地確定數據差異，針對存在的不足之處進行優化改進。此外，系統還可以外擴其他的智能設備，達成整體性的工業自動化管理，采用大規模自動運行系統和無人值守系統時，需要增設有效的遠程管理模塊。一旦大規模系統跳轉到運行工況，就需要持續進行大量的數據分析[4]。

3.2 模擬量類型控制

對各種控制對象特點進行分析可以知道，PLC技術在具體的應用過程中能夠達到組裝功能模塊的要求，并創建完善的控制系統，達到工業自動化控制的目的。一般來說，PLC系統內包括主機類型、模擬量控制類型、模塊以及位置控制類型和通信類型等。在此基礎上，結合PLC系統來實現模擬量控制，可以實現對整體流程的控制。應當注意：在PLC模擬量控制措施應用基礎上，通過有效的監控儀表設備來增強系統控制的準確性。同時在熱處理的過程中進行降溫和升溫處理，達到對溫度進行控制的目的，實現控制熱處理的要求，解決傳統的儀表控制系統中存在的問題，保證模擬量類型控制的具體效果。

3.3 開關量類型控制

PLC在系統在具體的應用過程中體現出接線簡單的特點，同時具有豐富的軟觸點以及更快的運行速度，也能夠對其進行及時的維修，因此PLC系統具有極高的可靠性以及穩定性。PLC系統應用在工業自動化控制領域中能夠保障系統的質量，幫助節省人力和時間資源，更好地解決整個系統中不易修改以及線路復雜的問題。同時，PLC系統在工業自動化控制領域中能夠實現開關量的控制，將其替代傳統的繼電器控制，確保整個系統在運作過程當中的可靠性和穩定性。針對PLC的開關量控制要求，需要結合具體的順序控制器要求來開展。在中間繼電器設備的控制系統中對動作進行合理設定和模擬仿真，來對PLC系統的狀況進行明確，確保整個設計過程中的規范性，保障PLC系統在具體運行過程中的效果[5]。

3.4 系統集中控制

PLC系統可以在工業自動化進程中逐步實現整體控制的目標，達成對系統的實時監控和全面管理。例如，在工業自動化系統的實際應用過程中，因為某些組件存在異常，就需要對系統整體展開全面測試和維護。根據具體研究結果不難看出，測定異常的方法本質上就是依照邏輯問題進行針對處理。諸如數控機床實際運行時，會存在長時間的連續工作，就要求對整體運行過程有效監管，滿足預期的控制效果。若系統中時鐘模塊設定為定時模式，就要在檢測過程中結合具體的運行工況，增加異常預警和自動切斷等功能。這個過程中，操作人員發現定時模塊的運行周期會顯著低于輸出時間。因為電控體系的輸入輸出間存在本質的邏輯關聯，所以可以為后期的運行異常提供相應的參考意見。

3.5 位置類型和電動機變頻調速控制

PLC控制技術能夠在工業自動化控制進程中，調節電動機的變頻速度，起到良好的系統控制作用，同時PLC技術具有高強度的滲透性和普遍適用性，它能夠用于工業生產等多個環節。精確地控制機床刀具的主軸分度，對串刀補償進行有效的控制和處理，大大提高系統的位置類型控制精準性。站在另外一個角度來說，PLC技術能夠對步進電機進行合理的調控，在具體使用時發出設備到脈沖信號，對步進電機的位置進行確定，實現系統的整體控制目標，彌補傳統電氣自動化在工業系統中的不足之處，對整體的工作機制進行優化。

除此之外，電動機變頻調速的有關控制也是PLC技術的主要應用領域，一般來說PLC技術能夠對變頻器資源進行整合發出指令，運用在工業自動化生產系統中，PLC結技術可以對電機運轉的速度進行調控，在這一過程中，可以將電機平滑電路運用到PLC變頻器和PWM變頻器內部，設置PWM的指令數值，對轉速進行控制。PWM的指令應當包括脈沖周期的輸出量，要判斷電壓波紋受到的影響。由此可見，技術人員要對PLC控制技術在電動機變頻調速中的運用加以重視，一方面達到一定的控制效果，另外一方面實現預期的系統工作目標[6]。

4 在工業自動化控制領域中PLC應用事項

PLC技術在工業自動化系統中的應用要注意以下幾個方面的問題：

首先是PLC技術的電源問題。電源是PLC控制器能夠正常運行的前提和條件，如果將PLC技術應用在工業自動化系統中，必須要提供穩定可靠的電源支持。由此可見，PLC控制器在設計過程中一定要提高抗干擾的效果和功能，根據項目的實際運行情況，對PLC控制器進行個性化的設計，如果工業工程或工業項目對PLC技術要求較高，則必須要在PLC上的裝置中安裝屏蔽層，確保PLC控制器在運行過程中免受外界環境的因素干擾，提高工作完成的效率;

其次，要注意PLC在使用過程中容易受到溫度和濕度的影響。一般來說，PLC設備和裝置的溫度應當小于55 ℃，大于0 ℃，同時PLC設備使用時要避免陽光照射，否則容易造成溫度升高，一旦超過PLC裝置的自身溫度，工作人員必須要利用散熱設備幫助PLC系統進行保溫，維持PLC設備在運行時的相對恒溫;除此之外，PLC技術在工業自動化中的運用還要注意振動的問題，利用PLC技術時，如果發生長時間的振動，可能會影響到PLC裝置的系統功能，這一點是由于PLC控制器存在較為復雜的核心電路，同時這些集成電路又較為復雜，如果長時間震動頻率保持在10 Hz以上，就有可能出現系統紊亂[7]。

5 在工業自動化控制領域中PLC的發展趨勢

目前我國工業自動化控制領域內已經普遍應用了PLC技術，但是在實際中仍然存在一些軟硬件體系的問題。由于不同公司之間的結構存在差異性，專用的總線以及通信網絡協議方面通常會不兼容，這就會導致PLC在工業自動化控制領域內的應用存在一定的限制。

首先，PLC技術的應用能夠讓相關的設計系統功能以及產品協調發展，使工業自動化的發展腳步更加平穩，改善原本的工業發展中存在的一些問題，保證工業生產的效率。

其次，基于高速度以及大容量前提來正確地使用PLC系統，保障具體應用的效果，結合系統的運作現狀來對控制系統進行升級，從而能夠達到預期的目的。未來在工業自動化控制的發展過程中，PLC技術應用需要總結更加豐富的工作經驗，完善工業自動化控制體系，從而能夠有序地開展各項工作[8]。

6 結語

總體而言，科技的迅速發展使得自動化技術也得以全面發展，并逐漸被廣泛應用于工業生產中。其中PLC憑借著高效、可靠以及多功能的優勢能夠更好地滿足工業生產要求。除此之外，PLC的持續發展增加了產品的類型，使技術越來越多元化，并實現相關功能。這不但加快了工業的發展速度，還推動了科技的發展進程?？梢哉f，未來工業發展的關鍵設備就在于PLC。

參考文獻

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[8] 盧彩伶.PLC在工業自動化控制領域中的作用[J].電子技術與軟件工程，2017（19）：107.