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電氣自動(dòng)化中PLC技術(shù)的運(yùn)用與趨勢(shì)論文
在日常學(xué)習(xí)和工作中，說(shuō)到論文，大家肯定都不陌生吧，通過(guò)論文寫作可以提高我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。如何寫一篇有思想、有文采的論文呢？以下是小編為大家收集的電氣自動(dòng)化中PLC技術(shù)的運(yùn)用與趨勢(shì)論文，歡迎閱讀與收藏。
摘要：
通過(guò)在實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)中可以發(fā)現(xiàn),PLC技術(shù)在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用與普及,有效的縮短了技術(shù)人員排查故障的時(shí)間,增強(qiáng)了工人的工作效率,而且還大幅提高了電氣設(shè)備的自動(dòng)化程度。隨著對(duì)PLC技術(shù)的不斷優(yōu)化與研發(fā),其在電氣工程及自動(dòng)化控制中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。
關(guān)鍵詞：
PLC；工業(yè)；應(yīng)用；自動(dòng)化控制；
引言：
自動(dòng)化應(yīng)用的水平彰顯著一個(gè)國(guó)家的科技與工業(yè)實(shí)力，PLC技術(shù)是電氣工程自動(dòng)控制中非常重要的技術(shù)，提高了自動(dòng)控制水平，而且能夠讓設(shè)備當(dāng)中一些比較難處理的問(wèn)題和缺陷得到有效的解決。PLC因?yàn)槠渚哂械谋容^好的可靠性與很強(qiáng)的適應(yīng)性，在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，小到可操作一個(gè)站點(diǎn)，一個(gè)部件，一個(gè)設(shè)備；大到可操控一條生產(chǎn)線，多臺(tái)設(shè)備，甚至是整個(gè)工廠�？梢哉f(shuō)在當(dāng)今的自動(dòng)控制中，幾乎是離不開PLC技術(shù)的。本文將對(duì)PLC技術(shù)在自動(dòng)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用，進(jìn)行總結(jié)與探討。
1、PLC的概念及特點(diǎn)
1.1、PLC的基本含義
PLC的中文釋義為可編程邏輯控制器，可以將對(duì)設(shè)備的控制指令載入其內(nèi)部存儲(chǔ)器進(jìn)行執(zhí)行命令與存儲(chǔ)功能，其具有的微處理器功能，主要用于對(duì)自動(dòng)化控制的數(shù)字運(yùn)算。PLC由電源、輸入輸出接口、數(shù)字的模擬轉(zhuǎn)換器、指令數(shù)據(jù)內(nèi)存等部件組成。早期的PLC功能單一，只有邏輯控制一項(xiàng)功能，而且設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)，接線復(fù)雜，維修困難。但隨著后來(lái)對(duì)其不斷的優(yōu)化與改進(jìn)，當(dāng)初這些簡(jiǎn)單的功能已經(jīng)擴(kuò)展為集時(shí)序控制、多機(jī)通訊、模擬控制、邏輯控制等多功能于一體的控制器�，F(xiàn)在電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)上使用的PLC已經(jīng)接近或相當(dāng)于一臺(tái)微型電腦主機(jī)，其可靠性與可擴(kuò)展性的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在當(dāng)前的多種類的自動(dòng)控制領(lǐng)域中。
電源通過(guò)運(yùn)用整流模塊將我們常用的交流電轉(zhuǎn)化為供PLC內(nèi)部運(yùn)行的直流電，開關(guān)式穩(wěn)壓電源的供電方式，目前在PLC電源系統(tǒng)中應(yīng)用較廣。CPU單元（中央處理器）是PLC的大腦，也是核心元件，作用是運(yùn)行和處理用戶數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算，協(xié)調(diào)整個(gè)控制系統(tǒng)，其性能的優(yōu)越?jīng)Q定了PLC的運(yùn)行速度與處理能力。存儲(chǔ)器的作用是儲(chǔ)存用戶程序、系統(tǒng)程序及邏輯變量等信息。被控設(shè)備與PLC相連的稱為輸入輸出單元，輸入單元是信號(hào)傳輸進(jìn)PLC的樞紐，可以起到接收檢測(cè)元件與主令元件傳來(lái)的信號(hào)。而輸出單元的作用是將PLC的控制指令，傳輸給被控設(shè)備。
通信聯(lián)網(wǎng)也是PLC一項(xiàng)極其重要的功能，可以使PLC與PLC之間、PLC與智能設(shè)備之間，PLC與計(jì)算機(jī)之間能夠交換數(shù)據(jù)信息，形成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中控制的目的。PLC和計(jì)算機(jī)一樣具有網(wǎng)絡(luò)接口，通過(guò)光纜或雙絞線，可以使其在較遠(yuǎn)的范圍內(nèi)交換數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)通信可以分為串行通信與并行通信兩種方式，并行是以字或字節(jié)為單位，其傳輸速度快，但所需傳輸線根數(shù)多成本較高，適合數(shù)據(jù)近距離傳送。串行是以二進(jìn)制為單位，每次傳輸只傳輸一位，所需傳輸線根數(shù)少成本較少，適合數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸。
1.2、PLC技術(shù)的特點(diǎn)
簡(jiǎn)單高效：簡(jiǎn)單，我們可以理解為安裝方便、組態(tài)靈活；高效，我們可以理解為運(yùn)行速度快。PLC的安裝與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安裝相比較，對(duì)安裝環(huán)境要求不高，不需要為其專門設(shè)置一個(gè)機(jī)房，也不需要屏蔽措施，使用時(shí)只要把接口端子和執(zhí)行與檢測(cè)機(jī)構(gòu)相連接正確即可正常工作。用戶可以通過(guò)自動(dòng)控制的需要對(duì)PLC進(jìn)行不同的組合，可簡(jiǎn)單靈活的對(duì)控制系統(tǒng)的規(guī)模和功能進(jìn)行改變，而且PLC的編程容易上手，技術(shù)人員不需要計(jì)算機(jī)的專業(yè)知識(shí)，就可以編程。PLC程序控制的執(zhí)行方式，會(huì)使其運(yùn)行速度更快，可靠性也能得到很大的提高，這是傳統(tǒng)邏輯模式無(wú)法比擬的。
實(shí)用性強(qiáng)：由于PLC技術(shù)適合各種應(yīng)用場(chǎng)合，并且其可變性與編程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，使其具有很強(qiáng)的實(shí)用性。PLC的控制功能好、可靠性強(qiáng)，可以根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求進(jìn)行擴(kuò)展，體積小、功耗小、集成化高非常適用于各行各業(yè)的自動(dòng)控制中�，F(xiàn)在大多數(shù)PLC在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采用的是集成化程度高的單片微型計(jì)算機(jī)，片內(nèi)面向測(cè)控系統(tǒng)的外圍電路的增強(qiáng)，使PLC技術(shù)可以方便靈活的應(yīng)用于復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)及設(shè)備，如工業(yè)過(guò)程控制、工業(yè)控制器、過(guò)程檢測(cè)及電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)等，大多都是以PLC技術(shù)為核心的多極網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
抗干擾能力強(qiáng)：通過(guò)運(yùn)用隔離與屏蔽的方式有效地提高了PLC技術(shù)的抗干擾能力。PLC的控制電源正常是由電網(wǎng)提供，但電網(wǎng)電源易受到干擾，如大型設(shè)備的啟停、整流器故障、電網(wǎng)短路等會(huì)對(duì)PLC的供電產(chǎn)生影響，可能會(huì)造成PLC的運(yùn)算錯(cuò)誤或程序錯(cuò)誤，這將會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)控制設(shè)備的誤動(dòng)作和失控現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)PLC的核心部件要采用集成電壓調(diào)整器分級(jí)濾波處理。要完善PLC的接地系統(tǒng)，一方面可以提高其安全性，避免電網(wǎng)中過(guò)電壓、過(guò)電流的危害，另一方面會(huì)抑制電磁干擾。在實(shí)際應(yīng)用中，PLC所采用的都是一點(diǎn)接地方式，將相近接地點(diǎn)以及所有地線端子通過(guò)一點(diǎn)連接，以提高抗干擾能力。
2、PLC技術(shù)是如何在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用的
2.1、開關(guān)量控制
開關(guān)量控制是PLC技術(shù)中最基本的應(yīng)用。開關(guān)量控制的目的是根據(jù)開關(guān)量歷史的輸入組合與當(dāng)前的輸入順序，使PLC產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的開關(guān)量的輸出，來(lái)達(dá)到系統(tǒng)按照給定的邏輯順序工作。PLC在電氣控制電路中比較常見(jiàn)的，可以提供開關(guān)量信號(hào)開關(guān)類元件有溫度開關(guān)、行程開關(guān)、按鈕等。行程開關(guān)的作用可以用來(lái)反饋運(yùn)行位置，在電氣設(shè)備指定的位置上安裝一個(gè)行程開關(guān)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)接到PLC的輸入點(diǎn)，PLC程序就通過(guò)此輸入點(diǎn)的接通與斷開狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的輸出。我們要電氣設(shè)備完成某一項(xiàng)或某一系列動(dòng)作，就要通過(guò)按鈕來(lái)傳輸信號(hào)給PLC完成指令操作。溫度開關(guān)給出的信號(hào)也是開關(guān)量，為了讓控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單化，將不是開關(guān)量的溫度信號(hào)處理成了開關(guān)量，當(dāng)達(dá)到設(shè)置溫度時(shí)，溫度開關(guān)內(nèi)的繼電器就會(huì)接通，從而會(huì)給PLC發(fā)出信號(hào)，PLC根據(jù)接收到的信號(hào)在決定是否執(zhí)行命令。
2.2、順序控制
順序控制應(yīng)用在電氣工程中，如果將一個(gè)控制系統(tǒng)分解為幾個(gè)相互之間獨(dú)立的控制動(dòng)作，且為了保證生產(chǎn)的運(yùn)行正常，各獨(dú)立控制動(dòng)作能不出差錯(cuò)的按照給定的先后順序依次的執(zhí)行任務(wù)。實(shí)現(xiàn)PLC邏輯控制的三個(gè)必備要素是工作任務(wù)、轉(zhuǎn)移目標(biāo)和轉(zhuǎn)移條件，三者缺一不可，缺少一個(gè)，順序控制功能都無(wú)法實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)三個(gè)條件的完善與優(yōu)化，可以有效提升自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與效率。實(shí)現(xiàn)按給定的順序執(zhí)行是順序控制系統(tǒng)的最基本特征，可以將順序控制細(xì)分為邏輯順序、條件順序與時(shí)間順序。邏輯順序即按照預(yù)先給定的條件，按順序依次的執(zhí)行命令。條件順序即執(zhí)行條件是否能滿足邏輯控制要求。時(shí)間順序即執(zhí)行時(shí)間，什么時(shí)間開始執(zhí)行命令，什么時(shí)間停止執(zhí)行命令。順序控制提升了工業(yè)領(lǐng)域中自動(dòng)控制水平，順序控制是在工業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中一種比較典型的控制方式，應(yīng)用廣泛，如在交通領(lǐng)域中對(duì)信號(hào)燈的控制，對(duì)商品包裝的生產(chǎn)線控制等。
2.3、閉環(huán)控制
在傳統(tǒng)的電氣工程領(lǐng)域，自動(dòng)化普及應(yīng)用程度并不高，更多是利用人工的方式來(lái)啟停電氣設(shè)備，這樣會(huì)使得設(shè)備的安全性與可靠性得不到保障，而且還降低了工作效率，但是PLC在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用，有效的解決了這樣的問(wèn)題。在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活的應(yīng)用中，閉環(huán)控制被廣泛的應(yīng)用在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，如對(duì)運(yùn)行中的電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，又如在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，流量、液位、溫度、壓力等的控制系統(tǒng)等等，都是采用了閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制可以分為單閉環(huán)控制與多閉環(huán)控制系統(tǒng)。對(duì)于控制兩個(gè)過(guò)程變量比例比控制它們之間的絕對(duì)值更重要的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，例如控制兩臺(tái)需要同步的設(shè)備的速度，就可以采用單閉環(huán)控制系統(tǒng)。而多閉環(huán)控制系統(tǒng)是將兩個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)變量之比保持為一個(gè)常數(shù)，如在對(duì)電氣設(shè)備自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)的控制等。在對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)的選擇上，要根據(jù)需要擇優(yōu)進(jìn)行選擇。
3、電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展方向
目前，隨著大規(guī)模集成電路等微電子的發(fā)展，PLC技術(shù)已經(jīng)非常成熟，不僅可靠性得到了提高，成本下降，控制功能得到了增強(qiáng)，功耗和體積減小，而且隨著圖像顯示、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理的發(fā)展，使PLC向連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程控制的方向發(fā)展。一方面為適應(yīng)自動(dòng)控制系統(tǒng)向小型化發(fā)展的需要，要大力發(fā)展性價(jià)比更高、速度更快、小型的PLC。另一方面，向速度更快、容量更大、技術(shù)更加完善的大型PLC方向發(fā)展。隨著電氣自動(dòng)化向著更復(fù)雜化控制系統(tǒng)方向的發(fā)展，人們對(duì)PLC的數(shù)據(jù)信息的傳輸與處理能力也提出了更高的要求，要求其存儲(chǔ)器的容量也越來(lái)越大。
為滿足自動(dòng)化控制領(lǐng)域中各種自動(dòng)控制需要，近年來(lái)，開發(fā)了許多新模塊和新器件應(yīng)用在了PLC技術(shù)當(dāng)中，如智能輸入輸出模塊、用于排除PLC故障的智能檢測(cè)模塊以及溫度控制模塊等，這些新型模塊的應(yīng)用和開發(fā)增強(qiáng)了PLC的使用功能，擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍，還提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。未來(lái)PLC軟件技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，會(huì)向著多種編程語(yǔ)言的共存與互補(bǔ)的方向開拓，PLC的編程語(yǔ)言在順序功能語(yǔ)言、指令語(yǔ)言、梯形圖語(yǔ)言的基礎(chǔ)上會(huì)不斷的豐富與擴(kuò)展，并向著更高的層次發(fā)展。
隨著相關(guān)的軟硬件技術(shù)、商業(yè)模式和社會(huì)價(jià)值的發(fā)展成熟，PLC會(huì)向著虛擬化的方向發(fā)展。PLC虛擬化是利用通用標(biāo)準(zhǔn)硬件模塊和軟件的方法，模擬或仿真出行為上類似于特定的PLC硬件系統(tǒng)。PLC虛擬化的發(fā)展，會(huì)使任意個(gè)人和組織避免重復(fù)制造，使服務(wù)和軟件構(gòu)建各個(gè)環(huán)節(jié)的效率得到提高，加速了各類應(yīng)用的架構(gòu)和落地，而且PLC虛擬化的應(yīng)用會(huì)從根本上改變現(xiàn)有的自動(dòng)控制系統(tǒng)中的安全治理模式和安全架構(gòu)。
4、結(jié)束語(yǔ)
PLC技術(shù)因?yàn)槠渥陨頁(yè)碛械奶攸c(diǎn)與優(yōu)勢(shì)在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中發(fā)揮著及其重要的作用，保證了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的安全與可靠，提升了自動(dòng)化程度與工作效率，而且隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，也會(huì)使電氣自動(dòng)化的應(yīng)用得到非常廣闊的發(fā)展空間。本文對(duì)PLC的基本含義、特點(diǎn)以及發(fā)展前景做了簡(jiǎn)要概述，闡述了PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用，以供相互學(xué)習(xí)之用。
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