PLC在工业应用中的研究
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摘 要：PLC作为专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，自问世以来，一直受到工程师的青睐。本文针对PLC在工业应用中发展过程、应用显示、前景发展，进行分析总结。PLC在工业应用中的发展，对高职院校PLC教学起到的引导作用。
关键词：PLC;工业应用;技术发展
前言
PLC是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的英文缩写。PLC是一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。PLC的出现为工业自动化的发展应用提供了巨大的帮助。PLC技术应用在工业领域中，通过不断发展，已经分化出许多应用体系。这些应用体系既是对PLC技术功能的不断开发，也对PLC技术提出了更多的功能要求。PLC技术是高职院校中的重要课程，高职院校师生对PLC技术的发展需要有一个了解，对PLC技术在工业应用中的需求要有一定的认知。本文对PLC技术在工业中的应用作简要综述，希望能有助于高职院校师生和工程技术对PLC技术应用的认识。
1.PLC的发展历史
美国汽车工业生产技术要求的发展促进了PLC的产生，20世纪60年代，美国通用汽车公司在对工厂生产线调整时，发现继电器、接触器控制系统修改难、体积大、噪声大、维护不方便以及可靠性差，于是提出了著名的“通用十条”招标指标。
1969年，美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器（PDP-14），在通用汽车公司的生产线上试用后，效果显著;1971年，日本研制出第一台可编程控制器（DCS-8）;1973年，德国研制出第一台可编程控制器;1974年，我国开始研制可编程控制器：1977年，我国在工业应用领域推广PLC。
现在工业上使用的可编程逻辑控制器已經相当或接近于一台紧凑型电脑的主机，其在扩展性和可靠性方面的优势使其被广泛应用于目前的各类工业控制领域。不管是在计算机直接控制系统还是集中分散式控制系统DCS，或者现场总线控制系统FCS中，总是有各类PLC控制器的大量使用。PLC的生产厂商很多，如西门子、施耐德、三菱、台达等，几乎涉及工业自动化领域的厂商都会有其PLC产品提供。
2.PLC在工业领域的应用
PLC因其自身的特点，在工业自动控制领域广泛应用，PLC的主要特点是①应用灵活，扩展性好;②操作方便③标准化的硬件和软件设计，通用性强;④完善的监视和诊断功能;⑤可适应恶劣的工业应用环境;⑥控制功能强。
PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
1）开关量逻辑控制。
取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2）工业过程控制
在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
3）运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4）数据处理
PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
5）通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
3.PLC未来发展与前景
伴随着工业技术的快速发展，PLC技术的发展也非常迅速。广大的工程技术人员在工程应用中对PLC的应用也呈现出多样化的趋势，同时各PLC厂家对PLC的技术提升方面也在不断进步，不断推出新的更先进的PLC产品。PLC和单片机作为控制领域应用最广的控制器，而PLC作为专为工业领域设计的控制产品，在现在和未来的工业领域中起到首要的作用，可以说，PLC技术在未来工业领域中具有美好的前景，PLC技术的发展有着广阔的空间。结合PLC技术的发展现状，对PLC技术未来的发展进行以下总结;
（一）PLC网络化技术的发展
其中有两个趋势：一方面，PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是迅速向开放式系统发展，各大品牌PLC除外形成自己各具特色的PLC网络系统，完成设备控制任务之外，还可以与上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息管理系统的一部分;另一方面，现场总线技术得到广泛的采用，PLC与其他安装在现场的智能化设备，比如智能仪表、传感器、智能型电磁阀、智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质（比如双绞线、同轴电缆、光缆）链接起来，并按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场工业控制网络，这种网络与单纯的PLC远程网络相比，配置更灵活，扩展更方便，造价更低，性能价格比更好，也更具开放意义。
（二）PLC向高性能小型化发展
PLC的功能正越来越丰富，而体积则越来越小。比如三菱的FX-IS系列PLC，最小的机种，相当于一个继电器，但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力，如浮点数运算、PID调节、温度控制、精确定位、步进驱动、报表统计等。从这种意义上说，PLC系统与DCS（集散控制系统）的差别越来越小了，用PLC同样可以构成一个过程控制系统。 （三）PLC操作向简易化发展
目前PLC推广的难度之一就是复杂的编程使得用户望而却步，而且不同厂商PLC所有编程的语言也不尽相同，用户往往需要掌握更多种编程语言，难度较大。PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是PLC程序设计中的难点，用普通的方法对它们编程时，需要熟悉有关的特殊存储器的意义，在编程时对它们赋值，运行时通过访问它们来实现对应的功能。这些程序往往还与中断有关，编程的过程既繁琐又容易出错，阻碍了PLC的进一步推广应用。PLC的发展必然朝着操作简化对复杂任务的编程，大大方便了用户的使用。
（四）开放性发展
用户对PLC的性价比会越来越高，在同等价位下，希望PLC能够集成更多功能，如多轴插补功能等，甚至把原来不帶有运动控制模块的PLC转化成带有运动模块，这些都是PLC厂商面对这场危机时所需要考虑的，在人人捂紧钱包的时候，只有高性价比的产品才能在这场危机中胜出，而对于运动控制器/卡，开放性将是其发展趋势，不再借助相关平台即能实现运动控制功能。
4.总结
PLC技术从产生开始，一直是为工程一线服务的。PLC因其高效方便、功能强大，给工业应用领域带来了巨大的推动作用。PLC技术已经在工业领域以及其他领域得到广泛的应用。随着工业的发展，对自动化技术的要求也越来越高，与此同时，对PLC的要求也越来越高。高职院校机电自动化类专业教学中，PLC作为重要的学习对象，高职学校作为高技能型人才的培养基地，在PLC的教学中，更应该融合PLC技术发展前沿与工程技术需求，在教学中不断更新教学内容、创新教学模式，使学生在校期间就能学到与时俱进的PLC技术知识。PLC技术在工业应用中的作用随着自动化程度的需求不断增进，PLC在技术革新的过程中不断向着更加智能化的方向发展。与此同时，对于PLC应用者来说，深入学习、挖掘PLC的功能具有重要的作用。
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（作者单位：洛阳职业技术学院 机电工程学院，河南 洛阳 471000）
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