PLC在工業(yè)發(fā)展的應(yīng)用

1、-的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展歷程直以來，可編程序控制器簡稱在工業(yè)自動(dòng)化控制方面發(fā)揮著巨大作用，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了廣泛、可靠的控制應(yīng)用。主要能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安個(gè)可靠和比較完善的解決方案，適合當(dāng)前自動(dòng)化工業(yè)企業(yè)的需要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域有了翻天覆地的變化，而不斷地采用新技術(shù)以及增強(qiáng)系統(tǒng)的開放性，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，成為實(shí)現(xiàn)單機(jī)、車間、工廠自動(dòng)化的核心設(shè)備，其具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、組合靈活、編程簡單、維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，其控制功能由簡單的邏輯控制、順序控制發(fā)展為復(fù)雜的連續(xù)控制和

2、過程控制，成為自動(dòng)化領(lǐng)域的三大技術(shù)支柱。特別是在機(jī)器人、方面有著廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域有：順序控制、過程控制、位置控制、生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理、結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。把中的技術(shù)，如視窗操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等向領(lǐng)域融合、滲透和集成的技術(shù)稱為的商業(yè)技術(shù)。近年來在自動(dòng)化中的應(yīng)用領(lǐng)域也在擴(kuò)大如用計(jì)算機(jī)的和等把技術(shù)作為一種補(bǔ)充技術(shù)用于中，集成起來，目的是嵌入應(yīng)用，是軟控制器，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)延伸，它只用廉價(jià)的芯片組就可進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算。可編程控制器（）是一種數(shù)字運(yùn)算與操作的控制裝置。作為傳統(tǒng)繼電器的替代產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。由于PL可以用軟件來改變控制過程，并有體積小，組裝靈活，編程簡單，抗干擾能力強(qiáng)及可

3、靠性高等特點(diǎn)，特別適用于惡劣環(huán)境下運(yùn)行。長期以來，始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。面對(duì)來自工業(yè)等的沖擊，需要解決的問題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開放性和價(jià)格。年，美國通用汽車公司（）根據(jù)市場(chǎng)形勢(shì)與生產(chǎn)發(fā)展的需要，提出了“多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號(hào)”的戰(zhàn)略。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)戰(zhàn)略決策，依靠原有的工業(yè)控制裝置顯然不行，而必須有一種新的工業(yè)控制裝置，它可以隨著生產(chǎn)品種的改變，靈活方便地改變控制方案以滿足對(duì)控制的不同要求。年，著名的美國數(shù)字設(shè)備公司（）根據(jù)的功能要求，研制出了這種新的工業(yè)控制裝置，并在公司的一條汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線上首次運(yùn)行取得成功。

4、根據(jù)這種新型工業(yè)控制裝置可以通過編程改變控制方案這一特點(diǎn)，以及專門用于邏輯控制的情況，稱這種新的工業(yè)控制裝置為可編程序控制器（o簡稱。從年到現(xiàn)在，經(jīng)歷了四次換代：第一代大多用一位機(jī)開發(fā)，用磁芯存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，只有邏輯控制功能。在第二代產(chǎn)品中換成了位微處理器及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，產(chǎn)品開始系列化。第三代產(chǎn)品隨著高性能微處理器及位片式在中大量使用，的處理速度大大提高，從而促使它向多功能及聯(lián)網(wǎng)通信方向發(fā)展。第四代產(chǎn)品不僅全面使用位、位高性能微處理器，高性能位片式微處理器，（）精簡指令系統(tǒng)等高級(jí)，而且在一臺(tái)中配置多個(gè)處理器，進(jìn)行多通道處理。同時(shí)生產(chǎn)了大量內(nèi)含微處理器的智能模板，使得第四代產(chǎn)品成為具有邏輯控制功能、

5、過程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的真正名符其實(shí)的多功能控制器。同一時(shí)期，由組成的網(wǎng)絡(luò)也得到飛速發(fā)展。與網(wǎng)絡(luò)成為工廠企業(yè)中首選的工業(yè)控制裝置，由組成的多級(jí)分布式網(wǎng)絡(luò)成為）系統(tǒng)不可或缺的基本組成部分。人們高度評(píng)價(jià)及其網(wǎng)絡(luò)的重要性，認(rèn)為它是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一。二.在工業(yè)中應(yīng)用的的特點(diǎn)）控制功能的實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)采用存儲(chǔ)器邏輯通過編制的程序軟接線方式來實(shí)現(xiàn)控制功能只需改變存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集中程序就能改變其控制邏輯。其接線少、體積小并且中每支軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)目在理論上無限制因此其靈活性和擴(kuò)展性很好）工作方式控制系統(tǒng)中各繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通之

6、中從宏觀上看每個(gè)繼電器受制約接通的時(shí)間是短暫的控制速度控制系統(tǒng)由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制速度極快一般一條用戶指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí)。并且內(nèi)部還有嚴(yán)格的同步不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題）限時(shí)控制控制系統(tǒng)使用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器時(shí)基脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生精度相當(dāng)高并且定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響。用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值然后由軟件和硬件計(jì)數(shù)器來控制定時(shí)時(shí)間。計(jì)數(shù)及其他特殊功能控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)及其他特殊功能。可靠性和可維護(hù)性控制系統(tǒng)采用微電子技術(shù)大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成體積小壽命長可靠性很高。并且其內(nèi)部具有自診斷功能易于維護(hù)。設(shè)計(jì)和施工用控制系統(tǒng)完成一項(xiàng)控制工程在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后

7、現(xiàn)場(chǎng)施工和控制邏輯的設(shè)計(jì)包括梯形圖設(shè)計(jì),可以同時(shí)進(jìn)行周期短且調(diào)試、修改都很方便。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種類型，有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各單機(jī)設(shè)備上，雖然它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，但是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置，在設(shè)計(jì)和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、運(yùn)行穩(wěn)定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可

8、靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的系列平均無故障時(shí)間高達(dá)萬小時(shí)。一些使用冗余的的平均無故障工作時(shí)間則更長。從的機(jī)外電路來說，使用構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。目前，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類開關(guān)量的邏輯控制：這

9、是最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等；模擬量控制：在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（）和數(shù)字量（）之間的轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換。廠家都生產(chǎn)配套的和轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制；運(yùn)動(dòng)控制：可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服

10、電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合c）過程控制:過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型都有模塊，目前許多小型也具有此功能模塊。處理一般是運(yùn)行專用的子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用；數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比

11、較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)；通信及聯(lián)網(wǎng)：通信含間的通信及與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快各廠商都十分重視的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的都具有通信接口，通信非常方便。四.在電氣控制領(lǐng)域的隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)以及數(shù)字化通信技術(shù)的飛快發(fā)展，可編程序控制器（）產(chǎn)品結(jié)合類計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)中最先進(jìn)的技術(shù)手段以及電氣自動(dòng)化控制的重要理論，在其性能指標(biāo)及功能上進(jìn)一步完善并豐富，打破了傳

12、統(tǒng)的概念，在電氣控制領(lǐng)域的發(fā)展范圍越來越大?？删幊绦蚩刂破鳎ǎ┰陔姎饪刂浦械膽?yīng)用表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：）開關(guān)量邏輯的控制這是控制技術(shù)中最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。替代了傳統(tǒng)的繼電器電路，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)順序控制及邏輯控制，既適用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可以應(yīng)用于自動(dòng)化流水線中，如生產(chǎn)線、組合機(jī)床、磨床、鏜床和龍門刨床等。）控制模擬量在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中，會(huì)出現(xiàn)很多連續(xù)變化的物理量，如溫度、速度、流量、液位、壓力等模擬量。這些模擬量可通過數(shù)字量之間轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換得以實(shí)現(xiàn)，確保編程器對(duì)模擬量實(shí)現(xiàn)處理。集中式控制系統(tǒng)集中式控制系統(tǒng)主要采用一臺(tái)功能較強(qiáng)大的監(jiān)視系統(tǒng)、對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，已形成“中央集中式”的計(jì)算機(jī)控制體

13、系。在該項(xiàng)系統(tǒng)中，每個(gè)設(shè)備之間的連鎖、聯(lián)絡(luò)關(guān)系以及運(yùn)行順序等都由中央來統(tǒng)一完成?？梢?，集中式控制系統(tǒng)比單機(jī)控制系統(tǒng)的成本低，更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。但如果其中一個(gè)控制對(duì)象的程序需要做出改變，就要停止中央的控制，同時(shí)其他控制對(duì)象也隨之停止運(yùn)行。分散控制系統(tǒng)在分散控制系統(tǒng)中，每一個(gè)控制對(duì)象都需要設(shè)置一臺(tái)，每臺(tái)之間能通過信號(hào)的傳遞而產(chǎn)生內(nèi)部響應(yīng)、發(fā)令或連鎖等，或者可由上位機(jī)通過數(shù)據(jù)通信總線完成通信任務(wù)。分散控制系統(tǒng)中采取多臺(tái)機(jī)械生產(chǎn)線控制的方式，每條生產(chǎn)線之間都有數(shù)據(jù)相連接，由于每個(gè)控制對(duì)象都是由自身的來控制，所以如果某臺(tái)運(yùn)行停止，對(duì)其他不會(huì)產(chǎn)生影響。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前可由承擔(dān)底層的控制任務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)連接將

14、和過程控制二者結(jié)合。）運(yùn)動(dòng)控制能夠?qū)A周運(yùn)動(dòng)或者直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。在控制機(jī)構(gòu)的配置中，過去進(jìn)行的為直接應(yīng)用于傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，而現(xiàn)在則可以采取專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。例如多軸位置的控制模塊、伺服電機(jī)其單軸、可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)等，可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、機(jī)械、電梯、機(jī)床等多種場(chǎng)合。）數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用在數(shù)據(jù)處理過程中，具備數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)運(yùn)算、查表、排序及操作等功能，并完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析與處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)同時(shí)具備參考價(jià)值，并完成控制操作。另外，這些數(shù)據(jù)也可以通過通信功能的實(shí)現(xiàn)而傳輸?shù)街悄苎b置中，或者打印成表。目前數(shù)據(jù)處理多應(yīng)用于大型控制系統(tǒng)中，如過程控制系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等

15、。由上可見，在指定范圍內(nèi)，可編程序控制器以其高性能價(jià)格取勝，并憑借其適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、使用方便等突出特點(diǎn)在自動(dòng)化控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。再加上制造成本的不斷下降、功能的不斷加強(qiáng)，已成為工業(yè)企業(yè)的首選設(shè)備。五.在工業(yè)上的發(fā)展前景工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的首要目標(biāo)是保證產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)過程不可能進(jìn)行過多的人工干預(yù)，產(chǎn)品質(zhì)量的保證只能依賴在線質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備和儀器，監(jiān)視產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)，為控制器提供準(zhǔn)確的測(cè)量值和檢測(cè)狀態(tài)。長期以來始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用其主要原因在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。在企

16、業(yè)方面，國內(nèi)企業(yè)經(jīng)過多年的努力，工業(yè)過程控制經(jīng)過繼電器控制，控制、集中監(jiān)控，到現(xiàn)在的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)和管控一體化控制系統(tǒng)，為國內(nèi)企業(yè)自動(dòng)化、信息化打下了良好的基礎(chǔ)。如今，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化改造的方向是全而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的自動(dòng)化向信息化方向發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化的特征是自動(dòng)控制技術(shù)、物流技術(shù)、信息技術(shù)的綜合應(yīng)用。為了滿足企業(yè)提出的提質(zhì)降耗、精細(xì)加工、小批多品、開發(fā)新品、管理控制結(jié)合的新需求，企業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化發(fā)展，并且向?qū)崟r(shí)在線質(zhì)量檢測(cè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、設(shè)計(jì)調(diào)試手段和工具、故障自診斷技術(shù)、數(shù)據(jù)自動(dòng)管理等一系列先進(jìn)技術(shù)發(fā)展。在工業(yè)中的應(yīng)用戰(zhàn)友越來越愛的比例，發(fā)展前景

17、也很可觀。前景一將會(huì)成為過程控制領(lǐng)域內(nèi)的日用品將會(huì)成為過程控制領(lǐng)域內(nèi)的日用品將會(huì)成為過程控制領(lǐng)域內(nèi)的日用品將會(huì)成為過程控制領(lǐng)域內(nèi)的日用品僅僅從系統(tǒng)價(jià)格正在逐漸降低的理由進(jìn)行推理，尤其在低端應(yīng)用方面，將會(huì)成為這一領(lǐng)域的日用品。由于系統(tǒng)最小模件單元的價(jià)格也只不過美0元，甚至更低，即使這些模件出現(xiàn)故障，工業(yè)用戶從心理上已經(jīng)感覺不到是否還值得重新修理。許多工業(yè)用戶直接采取了拋棄出現(xiàn)故障的模件，進(jìn)而換上一塊新模件的處理方式，因?yàn)橹匦滦蘩磉@樣的故障模件也許會(huì)花費(fèi)同樣甚至更多的費(fèi)用。相反，我們不要被低價(jià)格所愚弄。一些小型甚至超小型系統(tǒng)已經(jīng)向工業(yè)用戶提供了模擬量/控制回路、通信接口，甚至與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連接的

18、現(xiàn)場(chǎng)總線。具有個(gè)通道的和個(gè)控制回路的系統(tǒng)其價(jià)格才美元，這種產(chǎn)品非常適合小系統(tǒng)控制應(yīng)用的需要一些供應(yīng)商依托強(qiáng)大的應(yīng)用市場(chǎng)繼續(xù)發(fā)展小型產(chǎn)品，甚至大量的工業(yè)用戶已經(jīng)將其看作是低端應(yīng)用市場(chǎng)上的日用品。供應(yīng)商需要充分考慮的問題是他們不僅僅要供應(yīng)硬件產(chǎn)品，還必須采取相應(yīng)的措施為工業(yè)用戶解決工程師可用的組態(tài)工具、故障診斷技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信能力以及除基本自動(dòng)化硬件以外的附加軟件包的適用性能前景二駕御現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)控制隨著通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，有可能利用通信系統(tǒng)將控制功能形成閉環(huán)過程控制，因?yàn)樵絹碓蕉嗟目刂朴?jì)算機(jī)已經(jīng)嵌入了系統(tǒng)。例如，自動(dòng)化公司所推出的充分應(yīng)用了模件技術(shù)，能夠被完全集成到工廠底層現(xiàn)場(chǎng)過程控制設(shè)備中去，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)提供了低價(jià)格過程控制應(yīng)用。還提供了簡單化獨(dú)立過程控制應(yīng)用特點(diǎn)和性能，諸如單個(gè)應(yīng)用條件、事件偵測(cè)、報(bào)警管理和布爾邏輯運(yùn)算等，減輕了具有較多控制任務(wù)的控