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PLC在工业自动化过程控制中的应用

来源:用户上传      作者:王海涛

  摘   要:近年来,在工业自动化控制中使用了PLC技术,使生产效率有了显著提高。因此,文章以PLC技术与工业自动化过程控制分析为切入点,对PLC技术的工作原理、技术特点、实际应用以及未来展望展开逐步剖析、探究,旨在促进我国工业自动化过程控制技术的不断发展与提升。
  关键词:可编程逻辑控制器;工业自动化;过程控制;应用
  现阶段,科学技术的飞速发展促使工业生产自动化控制领域的技术工艺以及流程得到了极大的改进与突破,在一定程度上对于提升工业生产效率、实现自动化生产精度等方面的控制具有极大现实意义。其中,可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)技术在工业生产的环境下,尤其是在工业自动化过程控制的应用意义较大。因此,本文对PLC技术在工业自动化过程控制领域中的应用展开探究、分析,以期在工业生产规模以及领域不断扩展的形势下,更好地发挥PLC技术的应用价值以及潜能,促进我国工业自动化生产技术的不断发展与成熟[1]。
  1    PLC及工业自动化过程控制分析
  1.1  PLC的定义分析
  在工业生产过程中,PLC技术的应用可以实现对自动化生产过程的计算、顺序控制以及逻辑运算等任务,也就是说可编程逻辑控制器在接收到系统所发出的工作指令后,可以自动地完成对不同机械设备或自动化生产过程的控制。相比较而言,PLC是应用于工业生产领域的专用控制设备,与微型计算机的结构组成基本相同,由硬件系统和软件系统两大部分组成,其中,中央处理器是保持PLC系统正常、稳定运行的不可或缺的重要部件[2]。
  1.2  工業自动化过程控制
  工业自动化过程控制是一项涵盖较多生产工序流程以及生产工艺方法的生产过程,在这一过程中,实现自动化是其过程控制的核心环节。同时,在现代工业生产及发展过程中,将工业自动化控制技术应用其中,以实现集成化、自动化的生产流程,对于提升整个工业生产效率及生产精度具有重要意义。除此之外,在工业自动化生产过程中,发挥PLC技术优势,对于提升生产的自动化过程控制水平以及质量具有十分积极的作用。
  2    PLC控制技术的工作原理
  2.1  输入采样阶段
  在PLC控制技术应用过程中,对输入指令进行采样是整个技术控制过程的核心任务。在实际作业过程中,所有输入数据及状态都会通过PLC进行扫描,之后会将其储存在特定的区域内,在完成全部数据与状态采集工作后,PLC技术会根据工业生产过程控制要求进行自动指令执行。同时,在指令执行环节,系统会对特定区域中的数据进行更新,其目的是确保数据的完整性及准确性。此外,在后续自动执行操作过程中,所采集数据及状态会保持不变,但在运行过程中数据及状态会存在差异,这种差异会在控制阶段得到平复,且之后不再出现浮动[3]。
  2.2  程序执行阶段
  当工业自动化过程控制进行至程序执行阶段时,PLC会自动完成对相应用户程序的扫描,以确保程序的标准性。在程序执行阶段,PLC的扫描工作会按照固定的方式与顺序进行,进而确保其运算结果的准确性。同时,对于这一阶段的运算结果必须要与采样阶段的数据及状态进行比对,只有在两个阶段所呈现的状态保持一致时才能继续开展下一步任务[4]。
  2.3  输出刷新阶段
  在完成以上两阶段工作任务后,工业自动化过程控制进入到输出刷新阶段,在这一阶段需要将前两阶段固定区域中数据及状态进行输出刷新。同时,只有在输出的控制电路驱动传递至外围设备,且实现预期具体的动作任务时,整个PLC技术控制才算结束。
  3    PLC装置的特点
  3.1  功能强大,性价比高
  PLC装置在工业自动化过程控制中的不断改进,使其在各项功能方面都有所提升,并逐步趋向完整化。当前PLC装置为了更好地适应工业发展的需求,装置中的核心部件也过渡到标准化与模块化,且功能越来越强大,性价比也越来越高,不同等级系列的产品装置能够很好地适应各种配套装备的应用。此外,PLC装置实现对整个自动化过程控制的监控,对于不断提升工业自动化过程控制水平具有重要价值。
  3.2  操作简单,通用性强
  在PLC装置运行过程中,各项功能的呈现都是借助编程语言来控制运行的,要不断扩大PLC装置的应用范围以及性能提升,就需要对其程序语言进行改写与输入。对于PLC装置来说,其编程语言程序的输入与改写操作较为简单,通用性较强。首先,在进行程序输入时,PLC装置能够对程序进行全面显示,对于操作比较有利。其次,PLC装置在具体应用过程中,一旦出现生产工艺或者设备更新,只需对相关程序进行调整或修改即可,其通用性较强。最后,PLC装置的各个输入输出接口都具有标准性,因此,连接较为方便,且其运用梯形程序编程,操作简便。
  3.3  抗干扰能力强,可靠性高
  通常情况下,大部分电子通信产品在实际使用过程中,都会或多或少地受到周围环境因素的影响,进而直接影响其正常运行效率。对于PLC装置来说,其运行工作环境主要是中心控制室或者是实际生产设备现场等,在这些环境下的电路以及电磁干扰力较强,PLC装置由于内部利用多层抗干扰技术,因此,PLC装置对于环境干扰因素的抵抗能力较强,可靠性也比较高。
  3.4  系统的设计先进,便于改造
  与其他装置相比,PLC装置在整个系统设计方面相对较先进,尤其是在装置的体积、重量以及能耗等方面的设计较为精简,在实际应用中更加方便。与此同时,在进行装置改造时也较为容易,对于实现PLC装置的机电一体化具有重要价值。除此之外,PLC装置通过不断的结构优化,极大缩减存储逻辑外部接线数量,易于安装调试及维护。   4    PLC装置在工业自动化控制中的应用
  4.1  开关量控制
  在工业自动化过程控制中,实现开关量控制是PLC装置广泛应用的重要原因之一。在实际生产中,利用开关量控制可以自动完成顺序控制以及逻辑控制。PLC装置在开关量控制方面的功能较强,若将PLC装置与计算机网络进行连接,还可以实现无数开关量的自动控制以及多种样式的逻辑控制。因此,PLC装置在开关量控制方面的应用,对于提升工业生产控制效率以及自动化水平具有作用。
  4.2  系统集中控制
  在工业自动化过程控制中,PLC装置的应用既可以实现对系统的集中控制,还可以实现系统自身的集中控制,特别是在系统显示以及故障检测等方面的控制。同时,通过逻辑错误检测以及时限故障对系统展开监控,是系统集中控制的主要原理基础,尤其是在利用机床进行生产时,每一工步的执行都需要相应的运行时间,因此,在运行时间内,利用PLC装置进行集中控制就可以同时实现对工步检测以及定时器的开启工作。另外,在自动化控制系统正常运行期间,电控系统各个单元都会按照一定的逻辑运行,一旦设备出现故障,系统中预设的逻辑关系就会受到直接影响,这时预设的控制系统通过分析故障进而进行警报提醒,因此,系统集中控制的应用能降低故障发生概率,对于维持系统正常运行具有重要意义。
  4.3  模拟量控制
  按照所要控制對象的特征进行功能模块组合,是PLC控制技术的重要功能,且PLC装置通过模拟量进行控制的操作较为灵活。在工业自动化过程控制中,通过PLC装置控制模拟量以完成对各个模块的控制是模拟量控制技术的核心,这种技术的使用既可以完成对过程的控制,同时,能够较好地控制仪表运转。另外,电流、电压、温度等模拟量在工业生产过程中是不断浮动的,在过程控制中利用PLC装置可以控制这些模拟量的变化,它通过分析与计算实现一种闭环控制,在一定程度上保证了工业生产的安全性以及可靠性。
  4.4  运动控制
  在工业过程控制中,实现对位置的控制,主要是利用PLC装置对其运动进行控制。在实际生产过程中,PLC装置主要通过脉冲量对机械运行轨迹展开控制,且在这一过程中的脉冲位移量比较小,故其对于位置控制的精度较高。另外,要实现运动控制,PLC装置需要利用专用的运动控制模块,以适应各种工作环境下的运动控制。
  4.5  PLC在工业技术中的应用
  PLC装置以其较为突出的功能和技术优势,为工业自动化过程控制提供安全性以及可靠性技术支持,同时,为工业领域自动化生产提供有效的应对措施,较好地适应当前现有工业生产自动化控制的需求。另外,在工业自动化控制生产过程中,PLC技术融合通信技术、自动化技术以及计算机技术实现对车间生产、单台机械设备自动化控制,让整个自动化生产操作更为简洁,方便对整个过程的监控。
  5    PLC在工业自动化领域的未来发展
  5.1  PLC系统丰富化
  当前,随着PLC技术的不断发展、成熟,我国社会经济市场的发展呈现出稳定增长的趋势。然而,为适应市场经济持续发展的需求,PLC系统功能要求越来越高,因此,对PLC系统进行丰富化是工业自动化过程控制发展的重要课题。为实现PLC系统在工业自动化领域的预期发展目标,根据工业自动化实际生产现状对其系统进行必要的技术创新及设计,不断丰富PLC系统。
  5.2  系统升级
  在科学技术飞速发展的推动下,我国各行各业的发展都发生了巨大的变化,尤其是信息通信领域的发展必将是未来各个行业发展不可或缺的推动因素。因此,对PLC系统进行升级以及优化,对于提升工业自动化生产控制具有积极作用。与此同时,PLC系统的不断升级也会更好地将其性能优势发挥出来,以适应当前自动化装备运行的需求。
  6    结语
  综上所述,PLC装置系统的功能性较强,且操作简便,因此,它在工业自动化过程控制领域得到极大的推广与普及。在工业自动化过程控制中应用PLC装置在一定程度上提升了工业自动化水平、自动化生产精度,这对于推动我国工业的可持续发展、维持社会经济的稳定具有十分积极的意义。因此,在未来工业自动化的发展过程中,要不断丰富PLC装置系统功能,并对系统进行逐渐优化、升级,借助计算机技术的发展对PLC系统编程语言进行改进与完善。
  [参考文献]
  [1]周天平,吴霞,曹笑歌.论智能控制在工业自动化过程控制中的应用[J].科技创新与应用,2019(17):156-157.
  [2]宋阳.PLC应用于工业自动化控制中的作用研究[J].电子世界,2018(21):200.
  [3]郑华平.PLC在工业自动化控制中的应用研究[J].低碳世界,2018(8):379-380.
  [4]张伟,王丽艳.PLC及其在工业自动化控制中的应用[J].电子技术与软件工程,2018(12):120.
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