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張桂苓

在工業(yè)自動化領域，可編程控制器(PLC)作為自動控制的三大技術支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一，成為大多數(shù)自動化系統(tǒng)的設備基礎。由于綜合了計算機和自動化技術，使它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時的技術水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時、計數(shù)、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應用于眾多行業(yè)。其主要應用的技術領域有：
 Ø 順序控制
順序控制是PLC最基本、應用最廣泛的領域。由于它具有編程設計靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護等優(yōu)點，所以在實現(xiàn)單機控制、多機群控制、生產(chǎn)流程控制中可以完全取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)。如：有色冶金行業(yè)的冶煉廠和選礦廠的物料輸送及配料、井下采礦皮帶輸送系統(tǒng)、選礦廠球磨機及各潤滑站系統(tǒng)、冶煉廠余熱鍋爐振打系統(tǒng)、電收塵輸灰系統(tǒng)、冶煉廠轉爐本體聯(lián)鎖和加料系統(tǒng)等，其它行業(yè)如汽車生產(chǎn)線、印刷機械、加工機床、包裝機以及日常生活的電梯控制等。
用于順序控制的PLC編程語言既不同于高級語言，也不同于匯編語言，它是面向現(xiàn)場、面向問題、面向用戶的簡單直觀的程序控制語言。它可分為邏輯型和動作型兩大類。前者可由傳統(tǒng)的繼電器電路變換而來，如梯形圖；后者由機械設備動作變換而來，如流程圖。梯型圖同繼電器電路相似，易于掌握，便于維修。在順序控制中應用的較為廣泛。即使不經(jīng)過特殊的培訓，一般工程技術人員也能很快掌握。
 Ø 過程控制
以往對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構成的PID模擬調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)開、閉環(huán)控制。而現(xiàn)在完全可以采用PLC控制系統(tǒng)，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統(tǒng)的精度由位數(shù)決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實現(xiàn)復雜的控制和先進的控制方法，可以同時控制多個控制回路和多個控制參數(shù)。例如生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力、速度等。
 Ø 位置控制
PLC可以支持數(shù)控機床的控制和管理，它的功能是接受輸入裝置輸入的加工信息，經(jīng)處理與計算，發(fā)出相應的脈沖給驅動裝置，通過步進電機或伺服電機，使機床按預定的軌道運動，以完成多軸伺服電機的自控。
 Ø 生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理
PLC可以通過通迅接口與顯示終端和打印機等外設相連。顯示器作為人機界面（HMI）是一種內(nèi)含微處理芯片的智能化設備，它與PLC相結合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關、信號指示燈，及生產(chǎn)流程模擬屏和電控柜內(nèi)大量的中間繼電器和端子排。所有操作都可以在顯示屏上的操作元件上進行。PLC可以方便、快捷地對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進行采集、處理，并可對要顯示的參數(shù)以二進制、十進制、十六進制、ASCII字符等方式進行顯示。在顯示畫面上，通過圖標的顏色變化反應現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)，如閥門的開與關，電機的啟動與停止，位置開關的狀態(tài)等。PID回路控制用數(shù)據(jù)、棒圖等綜合方法反映生產(chǎn)過程中量的變化，操作人員通過參數(shù)設定可進行參數(shù)調(diào)整，通過數(shù)據(jù)查詢可查找任一時刻的數(shù)據(jù)記錄，通過打印可保存相關的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為今后的生產(chǎn)管理和工藝參數(shù)的分析帶來便利。
Ø  網(wǎng)絡特性
PLC可以實現(xiàn)多臺PLC之間或多臺PLC與一臺計算機之間的通訊聯(lián)網(wǎng)要求，從而組成多級分布式控制系統(tǒng)，構成工廠自動化網(wǎng)絡。
(1)  通過通訊模塊、上位機以及相應的軟件來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的遠距離監(jiān)控。如圖1所示。

 圖1

(2)  通過調(diào)制解調(diào)器和公用電話網(wǎng)與遠程客戶端計算機相連，從而使管理者可通過電話線對控制系統(tǒng)進行遠距離監(jiān)控。如圖2所示。
 Ø 融合現(xiàn)場總線技術
現(xiàn)場總線技術是當前工業(yè)自動化的熱點之一。PLC采用現(xiàn)場總線后具有以下優(yōu)點：
(1)  互操作性 不同廠家的多個設備可以工作在同一個系統(tǒng)中，并實現(xiàn)信息交換，從而使用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設備來集成系統(tǒng)。
 

圖2

(2)  控制的可靠性提高 把控制功能轉移到現(xiàn)場，由于現(xiàn)場總線設備的智能化、數(shù)字化，使控制更快、更準確。
 (3)  降低安裝費用 采用現(xiàn)場總線連接多個設備，大大減少了電纜、接線端子、電纜橋架的用量。從而減少了設計、施工的工作量。
(4)  控制系統(tǒng)便于維護 現(xiàn)場總線設備本身具有自診斷能力，并通過數(shù)字通訊將有關診斷維護信息傳送到控制室，設備維護人員可以查詢整個生產(chǎn)設備的運行、維護、診斷信息，以便快速查找和消除故障。