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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(jī)器人、CAD/CAM）之一，成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)。由于綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，使它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)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(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。特別是超大規(guī)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，擴(kuò)展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。其主要應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域有：
 Ø 順序控制
順序控制是PLC最基本、應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。由于它具有編程設(shè)計(jì)靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)流程控制中可以完全取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)。如：有色冶金行業(yè)的冶煉廠和選礦廠的物料輸送及配料、井下采礦皮帶輸送系統(tǒng)、選礦廠球磨機(jī)及各潤滑站系統(tǒng)、冶煉廠余熱鍋爐振打系統(tǒng)、電收塵輸灰系統(tǒng)、冶煉廠轉(zhuǎn)爐本體聯(lián)鎖和加料系統(tǒng)等，其它行業(yè)如汽車生產(chǎn)線、印刷機(jī)械、加工機(jī)床、包裝機(jī)以及日常生活的電梯控制等。
用于順序控制的PLC編程語言既不同于高級(jí)語言，也不同于匯編語言，它是面向現(xiàn)場(chǎng)、面向問題、面向用戶的簡(jiǎn)單直觀的程序控制語言。它可分為邏輯型和動(dòng)作型兩大類。前者可由傳統(tǒng)的繼電器電路變換而來，如梯形圖；后者由機(jī)械設(shè)備動(dòng)作變換而來，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(yīng)用的較為廣泛。即使不經(jīng)過特殊的培訓(xùn)，一般工程技術(shù)人員也能很快掌握。
 Ø 過程控制
以往對(duì)于過程控制的模擬量均采用硬件電路構(gòu)成的PID模擬調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)開、閉環(huán)控制。而現(xiàn)在完全可以采用PLC控制系統(tǒng)，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統(tǒng)的精度由位數(shù)決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實(shí)現(xiàn)復(fù)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(shù)。例如生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力、速度等。
 Ø 位置控制
PLC可以支持?jǐn)?shù)控機(jī)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(jì)算，發(fā)出相應(yīng)的脈沖給驅(qū)動(dòng)裝置，通過步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，使機(jī)床按預(yù)定的軌道運(yùn)動(dòng)，以完成多軸伺服電機(jī)的自控。
 Ø 生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理
PLC可以通過通迅接口與顯示終端和打印機(jī)等外設(shè)相連。顯示器作為人機(jī)界面（HMI）是一種內(nèi)含微處理芯片的智能化設(shè)備，它與PLC相結(jié)合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關(guān)、信號(hào)指示燈，及生產(chǎn)流程模擬屏和電控柜內(nèi)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(duì)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，并可對(duì)要顯示的參數(shù)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。在顯示畫面上，通過圖標(biāo)的顏色變化反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如閥門的開與關(guān)，電機(jī)的啟動(dòng)與停止，位置開關(guān)的狀態(tài)等。PID回路控制用數(shù)據(jù)、棒圖等綜合方法反映生產(chǎn)過程中量的變化，操作人員通過參數(shù)設(shè)定可進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，通過數(shù)據(jù)查詢可查找任一時(shí)刻的數(shù)據(jù)記錄，通過打印可保存相關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為今后的生產(chǎn)管理和工藝參數(shù)的分析帶來便利。
Ø  網(wǎng)絡(luò)特性
PLC可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)PLC之間或多臺(tái)PLC與一臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的通訊聯(lián)網(wǎng)要求，從而組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，構(gòu)成工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。
(1)  通過通訊模塊、上位機(jī)以及相應(yīng)的軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控。如圖1所示。

 圖1

(2)  通過調(diào)制解調(diào)器和公用電話網(wǎng)與遠(yuǎn)程客戶端計(jì)算機(jī)相連，從而使管理者可通過電話線對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)控。如圖2所示。
 Ø 融合現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化的熱點(diǎn)之一。PLC采用現(xiàn)場(chǎng)總線后具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)  互操作性 不同廠家的多個(gè)設(shè)備可以工作在同一個(gè)系統(tǒng)中，并實(shí)現(xiàn)信息交換，從而使用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備來集成系統(tǒng)。
 

圖2

(2)  控制的可靠性提高 把控制功能轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場(chǎng)，由于現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化，使控制更快、更準(zhǔn)確。
 (3)  降低安裝費(fèi)用 采用現(xiàn)場(chǎng)總線連接多個(gè)設(shè)備，大大減少了電纜、接線端子、電纜橋架的用量。從而減少了設(shè)計(jì)、施工的工作量。
(4)  控制系統(tǒng)便于維護(hù) 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備本身具有自診斷能力，并通過數(shù)字通訊將有關(guān)診斷維護(hù)信息傳送到控制室，設(shè)備維護(hù)人員可以查詢整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)、診斷信息，以便快速查找和消除故障。