工业自动化设备中PLC的运用分析

摘要：工业自动化随着现代社会中各项技术的不断发展，在工业自动化系统的发展过程中，PLC的各种相关产品也得到了迅速的发展，它在性能、结构、指令以及编程方面有着不同的类型，那么其使用的场合也各不相同。在现代工业自动化控制系统的发展过程中，离不开PLC的发展和运用。文章对工业自动化控制系统中PLC的应用进行分析和讨论，以便为工业自动化控制系统中PLC的发展提出理论指导和参考依据。
　　所谓PLC指的是可以用于编程的控制器。在现代社会中所使用的PLC已经超过了简单的控制器的使用范畴，它在整个工业自动化控制系统中居于主导地位，从狭义上而言，PLC控制器只有一块简单的芯片构成，起着控制作用；从广义而言，PLC的实际使用功能几乎能和电脑媲美，因为PLC具备电脑的一切功能。
一、工业自动化设备构成PLC的硬件设备有：
　　{1}电源。在PLC的运行过程中其电源主要由芯片上的几个针角组成，PLC是芯片构成的电脑，所以在电源的使用方面非常节约，几乎和电子表的用电量相等。
　　{2}中央处理设备。PLC中的CPU属于单核处理器，其功能相当于人类的大脑组成部分，是整个PLC工作的关键部分。其主要负责的功能模块在于集运算和逻辑功能于一身，是标准化的“思维”过程。
　　{3}存储设备。该设备有运算存储器和程序存储器组成，其中程序存储器的功能在于对已编好的程序进行控制和执行；暂存器主要的功能在于将程序调入到合适的部位，然后在CPU的运行下使PLC达到自动化的运行，所以暂存器在PLC中的功能在于为程序的执行提供所需要的数据。
　　{4}输出和输入设备。输出和输入设备是为数与数之间、模块与模块之间以及模块控制器之间的连接提供方便，同时在CPU中经过处理的数据要通过输入和输出设备进行传送，然后在该设备所传送的指令下对机器进行控制。
二、PLC的工作原理：
　　在工业自动化控制系统的运行中，PLC主要是通过顺序逻辑扫描技术实现工作过程，该工作过程分为三个主要的组成部分：输入采样部分、用户使用程序执行部分以及输出刷新部分。在完成这三个部分的工作后即为完成一个工作扫描周期，在工业自动化控制系统的工作过程中主要是用一定标准的速度重复进行这三部分工作。
　　{1}输入采样部分。在该部分的工作过程中，PLC主要以扫描方式对不同接口的数据和状态进行读入，同时将读入的数据存储于输出和输入设备相应的单元区域内，并要保持在一个扫描周期内的数据和状态不发生任何变化。所以，在PLC的工作过程中要想输入脉冲信号必须要保证输入的脉冲信号大于一个扫描周期，这样才能保证信号被准确输入。
　　{2}用户使用程序执行部分：该阶段是PLC扫描周期中运行的第二个部分，在该部分的工作过程中，PLC主要是通过梯形图的模式按照从上到下的顺序对用户所使用的程序进行扫描，针对单个梯形图，通过先左后右、再上后下的顺序进行扫描，再对不同接触点构成的控制线路进行标准化逻辑运算。在完成该工作之后，针对具体的运算结果，对存在于输出点的逻辑圈内相应的存储区域或者输入和输出设备中的映像区进行刷新处理。在使用扫描技术的前提下，在一个扫描周期中只对位于梯形图最下面部分的线圈和数据起作用，位于上部的线圈和数据则需要在下一个周期扫描时才能进行刷新工作。
　　{3}输出刷新部分：在PLC的工作过程中输出刷新部分是最后一个工作阶段，在该工作过程中，CPU要根据上部分的具体情况进行处理，要在上部分输入和输出部分的映像区域内对相对应的数据和状态进行刷新处理，此外，还要在输出电路中的驱动程序帮助下对锁定电路进行刷新处理，同时驱动相对应的外设，这就完成了PLC的一个工作过程。
三、工业自动化控制系统中PLC的运用及其分析：
　　3.1工业自动化控制系统中PLC的主要运用
　　{1}控制开关量。由于PLC系统具有操作简便、速度快、维修方便和可靠性高等优点，所以PLC系统的使用不仅可以避免大系统线路复杂、不易修改等问题，还可以提高系统的质量，从而达到节省时间、人力和提高控制的可靠性目的。在设计PLC系统时，为保证设计的规范化，可根据控制系统中的要求，应用顺序控制器的公式进行计算，设计制作出顺序控制器梯形图示意图，并进行模拟仿真检查。
　　{2}控制模拟量。在工业自动化系统的控制过程中，必须针对具体控制对象的特点，PLC通过一定标准的组装成为标准化功能强大的控制系统，从而实现系统的灵活控制。组成PLC的模块主要有主机、输入和输出、模拟控制、高速计数、通讯等。在工业自动化系统的控制过程中使用PLC进行模拟量的控制，不仅能够对过程进行控制还能够通过编程语句实现对仪表的控制。在工业自动化系统中使用PLC在一定程度上提高了控制系统的精度，同时还可以对热处理的各个过程进行严格的控制，给热处理的工业自动化过程带来了极大的方便。
　　{3}控制位置。在工业自动化控制系统中，对位置进行控制起着重要作用。在工业设备的制造过程中，各种不同刀具的补偿控制工作、搬运定位的控制工作以及主轴的精确度等的控制都属于对位置的控制。在工业自动化控制系统的工作过程中，PLC主要通过对步进电机的控制来实现脉冲的控制，更进一步实现整个位置的控制目的。
　　{4}控制系统集中。在工业自动化控制系统的过程中，PLC不仅能够实现自动化的控制，还能够对系统本身进行控制，如对系统的故障进行检测等。在该工作的进行过程中，主要通过故障检测和错误检测对系统进行监控。在机床的工作过程中其每个工作的实现都需要一定的时间作基础，可在单个工作的实施过程中设置定时器，同时将定时器的信号作为停机和启动的信号。PLC在工业自动化控制系统的工作过程中，电控系统的不同工作部分之间存在着一定的逻辑关系，在设备出现故障时会破坏系统运行的逻辑关系，所以需要将控制系统集中化进行故障的处理。{5}控制电动机的变频和调速。工业自动化控制系统中PLC的使用可以将其指令和变频器一起使用，从而实现电机运转和速度的调控。在PLC和PWM的工作过程中需要加平滑电路，在完成该工作后要对PWM中的t值进行设定来实现转速的控制，该转速和t值成正比例关系，PWM指令中的脉冲的大小能够影响到电压纹波。总之，在工业自动化系统的使用过程中PLC功能越强大，指令就越丰富，使用途径更加广泛。
　　3.2工业自动化控制系统中PLC应用分析
　　PLC在工业自动化控制系统中的应用使工业自动化发生了巨大变化，它为不同的工业自动化提供了广泛的应用。PLC的主要作用在于为工业自动化控制系统的提供更加完善和稳定的方案。随着现代电子计算机技术以及通信设备的逐渐完善和飞速发展，工业自动化控制系统也发生了重大的变化，同时PLC新技术系统开放性的增加更加扩大了工业自动化控制系统的应用范畴。
　　PLC是将各种技术如计算机、自动化、先进制造以及通信技术为一体来实现单机到车间再到整个工厂自动化的控制，它是整个工业自动化控制系统中的关键部位。随着现代科学技术的迅速发展使个人计算机的使用更加广泛，从而使PLC的功能更加强大和灵活。作为现代工业自动化过程中三大支柱之一的PLC技术已经在众多的工业自动化领域（机械制造、化工、石油以及钢铁）中广泛应用。PLC的应用模式也从简单的逻辑和顺序控制发展到具有一定水平和复杂程度的运动控制、信息控制等。
PLC的应用领域的分析主要有：
　　①对逻辑控制进行分析。该领域是PLC的应用中最为广泛和基本的范畴，它将传统的继电器替换，可以进行逻辑和顺序控制，同时不仅能用于单台设备的控制也能用于多台设备的控制，最终实现自动化流水作业。
　　②对运动控制进行分析。工业自动化控制系统中PLC对运动控制分析主要是通过对脉冲的控制实现圆周运动或直线运动，在该过程中脉冲的位移量很小，所以，使用PLC的运动控制进行分析具有较高的精度。
　　③对过程控制进行分析。这主要是对各种模拟量进行分析，并保证系统正常的工作。这主要通过闭环和开环进行控制，这主要用于工业自动化中的冶金、化工、锅炉等的控制。
　　④对信息控制进行分析。在工业自动化控制系统中运用PLC具有的数学运算、数据转换以及排序等功能，实现数据的处理。这意味着PLC在数据处理和信息化方向上的转化。
　　工业自动化控制系统中PLC的应用能够保证产品质量并能节省大量的人力。PLC的使用能够在线对产品质量进行检测并制定标准的参数。同时对工业自动化控制系统中PLC的分析发现，PLC长期在工业自动化领域的发展中居于主体地位，它是整个工业自动化控制系统中最为重要的因子。
四、结语：
总之，在工业自动化控制系统中使用PLC技术不仅能够在一定程度上节省大量的人力和物力，还能够提高工业行业的自动化水平，使得各项工作的进行更加的方便和完善。所以，一定要尽最大的能力做好工业自动化控制系统中PLC的分析工作，使PLC在工业自动化系统中的发展更加美好。

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