張桂苓

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可編程控制器(PLC)作為自動(dòng)控制的三大技術(shù)支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一，成為大多數自動(dòng)化系統的設備基礎。由于綜合了計算機和自動(dòng)化技術(shù)，使它發(fā)展日新月異，大大超過(guò)其出現時(shí)的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時(shí)、計數、數字運算、數據處理等功能，而且可以通過(guò)輸入輸出接口建立與各類(lèi)生產(chǎn)機械數字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。特別是超大規模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡(luò )時(shí)代的到來(lái)，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(shù)領(lǐng)域有：
 Ø 順序控制
順序控制是PLC最基本、應用最廣泛的領(lǐng)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(diǎn)，所以在實(shí)現單機控制、多機群控制、生產(chǎn)流程控制中可以完全取代傳統的繼電器接觸器控制系統。如：有色冶金行業(yè)的冶煉廠(chǎng)和選礦廠(chǎng)的物料輸送及配料、井下采礦皮帶輸送系統、選礦廠(chǎng)球磨機及各潤滑站系統、冶煉廠(chǎng)余熱鍋爐振打系統、電收塵輸灰系統、冶煉廠(chǎng)轉爐本體聯(lián)鎖和加料系統等，其它行業(yè)如汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)、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(yǔ)言既不同于高級語(yǔ)言，也不同于匯編語(yǔ)言，它是面向現場(chǎng)、面向問(wèn)題、面向用戶(hù)的簡(jiǎn)單直觀(guān)的程序控制語(yǔ)言。它可分為邏輯型和動(dòng)作型兩大類(lèi)。前者可由傳統的繼電器電路變換而來(lái)，如梯形圖；后者由機械設備動(dòng)作變換而來(lái)，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(guò)特殊的培訓，一般工程技術(shù)人員也能很快掌握。
 Ø 過(guò)程控制
以往對于過(guò)程控制的模擬量均采用硬件電路構成的PID模擬調節器來(lái)實(shí)現開(kāi)、閉環(huán)控制。而現在完全可以采用PLC控制系統，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統的精度由位數決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實(shí)現復雜的控制和先進(jìn)的控制方法，可以同時(shí)控制多個(gè)控制回路和多個(gè)控制參數。例如生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、流量、壓力、速度等。
 Ø 位置控制
PLC可以支持數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(dòng)裝置，通過(guò)步進(jìn)電機或伺服電機，使機床按預定的軌道運動(dòng)，以完成多軸伺服電機的自控。
 Ø 生產(chǎn)過(guò)程的監控和管理
PLC可以通過(guò)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(kāi)關(guān)、信號指示燈，及生產(chǎn)流程模擬屏和電控柜內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(jìn)行。PLC可以方便、快捷地對生產(chǎn)過(guò)程中的數據進(jìn)行采集、處理，并可對要顯示的參數以二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、ASCII字符等方式進(jìn)行顯示。在顯示畫(huà)面上，通過(guò)圖標的顏色變化反應現場(chǎng)設備的運行狀態(tài)，如閥門(mén)的開(kāi)與關(guān)，電機的啟動(dòng)與停止，位置開(kāi)關(guān)的狀態(tài)等。PID回路控制用數據、棒圖等綜合方法反映生產(chǎn)過(guò)程中量的變化，操作人員通過(guò)參數設定可進(jìn)行參數調整，通過(guò)數據查詢(xún)可查找任一時(shí)刻的數據記錄，通過(guò)打印可保存相關(guān)的生產(chǎn)數據，為今后的生產(chǎn)管理和工藝參數的分析帶來(lái)便利。
Ø  網(wǎng)絡(luò )特性
PLC可以實(shí)現多臺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，構成工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )。
(1)  通過(guò)通訊模塊、上位機以及相應的軟件來(lái)實(shí)現對控制系統的遠距離監控。如圖1所示。

 圖1

(2)  通過(guò)調制解調器和公用電話(huà)網(wǎng)與遠程客戶(hù)端計算機相連，從而使管理者可通過(guò)電話(huà)線(xiàn)對控制系統進(jìn)行遠距離監控。如圖2所示。
 Ø 融合現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)
現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是當前工業(yè)自動(dòng)化的熱點(diǎn)之一。PLC采用現場(chǎng)總線(xiàn)后具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)  互操作性 不同廠(chǎng)家的多個(gè)設備可以工作在同一個(gè)系統中，并實(shí)現信息交換，從而使用戶(hù)可以自由選擇不同廠(chǎng)商所提供的設備來(lái)集成系統。
 

圖2

(2)  控制的可靠性提高 把控制功能轉移到現場(chǎng)，由于現場(chǎng)總線(xiàn)設備的智能化、數字化，使控制更快、更準確。
 (3)  降低安裝費用 采用現場(chǎng)總線(xiàn)連接多個(gè)設備，大大減少了電纜、接線(xiàn)端子、電纜橋架的用量。從而減少了設計、施工的工作量。
(4)  控制系統便于維護 現場(chǎng)總線(xiàn)設備本身具有自診斷能力，并通過(guò)數字通訊將有關(guān)診斷維護信息傳送到控制室，設備維護人員可以查詢(xún)整個(gè)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。