淺談PLC的技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展

本文介紹了PLC的功能特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)。通過對(duì)PLC的功能、特點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)的論述，更進(jìn)一步的說明了PLC已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化與企業(yè)信息化的支柱產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞：PLC、特點(diǎn)、應(yīng)用、發(fā)展、趨勢(shì)

概述

隨著工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展，PLC作為工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展不可替代的控制手段，也將會(huì)隨之快速的發(fā)展，在未來，PLC要想適應(yīng)工業(yè)的發(fā)展還需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：

一、PLC控制系統(tǒng)的功能應(yīng)該更加豐富。

1、 信號(hào)采集功能的拓展。除了采集開關(guān)量、模擬量和脈沖量外，還應(yīng)該能夠采集如視頻信號(hào)、聲音信號(hào)及圖像信號(hào)等所有現(xiàn)場(chǎng)有的信號(hào)；

2、 輸出控制功能的拓展。除了輸出開關(guān)量、模擬量和脈沖量外，還應(yīng)該能夠輸出如視頻信號(hào)、聲音信號(hào)及圖像信號(hào)等所有現(xiàn)場(chǎng)可以及接收的信號(hào)；

3、 邏輯處理功能的拓展。充分應(yīng)用PC的邏輯處理能力和PLC現(xiàn)有的邏輯能力相結(jié)合。

4、 數(shù)據(jù)運(yùn)算功能的拓展。進(jìn)行各種類型的整數(shù)運(yùn)算、實(shí)數(shù)運(yùn)算、二進(jìn)制運(yùn)算、浮點(diǎn)型運(yùn)算等各種形式的運(yùn)算。

5、 定時(shí)功能的拓展。達(dá)到延時(shí)控制、定時(shí)控制、時(shí)間的運(yùn)算可以精確到毫秒級(jí)。

6、 計(jì)數(shù)功能的拓展。達(dá)到計(jì)數(shù)控制、高速計(jì)數(shù)頻率可以達(dá)到數(shù)百赫茲。

7、 中斷處理功能的拓展。實(shí)現(xiàn)內(nèi)部中斷和外部中斷。提高對(duì)輸入輸出的響應(yīng)速度和精度。

8、 存儲(chǔ)功能的拓展。存儲(chǔ)容量擴(kuò)大，提高數(shù)據(jù)掉電不丟失的技術(shù)能力。

9、 網(wǎng)絡(luò)通信功能的拓展。采用開放式的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的遠(yuǎn)程控制。

通過豐富以上功能，為未來工業(yè)自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化、信息化和智能化創(chuàng)造條件。

二、完善PLC的可靠型。

隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)電氣控制設(shè)備的可靠性的要求也越來越高，PLC應(yīng)當(dāng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能夠在非常惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期連續(xù)可靠地工作，平均無故障時(shí)間增加，故障的修復(fù)時(shí)間縮短。就PLC而言，我們認(rèn)為可靠性應(yīng)該是作為選取的首要條件。其次是性能和維修方便等原因。

就可靠性而言，應(yīng)該從PLC的硬件和軟件兩個(gè)方面采取有效措施來提高系統(tǒng)的可靠性。具體的方式如下：

1、 選用性能優(yōu)良的開關(guān)電源，對(duì)選用的電子器件進(jìn)行嚴(yán)格篩選，對(duì)印刷電路板的設(shè)計(jì)、加工及焊接都采取更為先進(jìn)的工藝措施。

2、 采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與制造工藝，加固和簡(jiǎn)化安裝模式，具有較強(qiáng)的抗震動(dòng)、抗沖擊、耐高溫、耐低溫、防腐蝕、防爆炸等能力。

3、 采用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，減少與輸入和輸出有關(guān)的硬件，減少接線，降低應(yīng)觸電不良而造成的故障。

4、 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，普通輸入端采用RC濾波器，高速輸入端采用數(shù)字濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻干擾信號(hào)的濾波作用。

5、 輸入輸出電路與內(nèi)部CPU電路之間采用光電隔離，使得工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外部電路與PLC的內(nèi)部電路之間實(shí)現(xiàn)電氣上光電隔離。其信息依靠光耦合見和電磁器進(jìn)行傳遞。同時(shí)，CPU還必須有抗電磁干擾的屏蔽措施，保證PLC不受外界的干擾。

6、 內(nèi)部各模塊均采用電磁屏蔽措施，防止外界輻射干擾。例如，原有的計(jì)算機(jī)采集卡由于干擾大而無法正常工作，改用內(nèi)部各模塊均采用電磁屏蔽的卡件，可以正常工作。

7、 采用逐行掃描和不間斷中斷的方式工作這樣即可保證實(shí)現(xiàn)有序和確定的控制作用，又可以處理各種中斷請(qǐng)求，從而保證了對(duì)應(yīng)急情況的及時(shí)響應(yīng)，使PLC能夠可靠地工作。

8、 設(shè)置昔日運(yùn)行監(jiān)控程序，一旦程序出現(xiàn)了死循環(huán)，使之能夠立即跳出、系統(tǒng)啟動(dòng)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控程序可保證PLC的用戶程序正常，避免出現(xiàn)死循環(huán)二影響其工作的可靠性。

9、 設(shè)置故障檢測(cè)及診斷，用來檢測(cè)系統(tǒng)硬件或用戶程序是否正常工作，健兒能夠自動(dòng)地作出相應(yīng)的處理，如：報(bào)警、封鎖輸出、保護(hù)數(shù)據(jù)等。

10、 大型PLC控制構(gòu)成冗余系統(tǒng)或表決系統(tǒng)，使可靠性進(jìn)一步增強(qiáng)，CPU模塊、I/O模塊電源模塊以及重要卡件和器件實(shí)現(xiàn)冗余。這樣可以使系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性幾乎為零，做到萬無一失。當(dāng)然怎樣做的成本是比較發(fā)高的，

三、要達(dá)到以后的PLC使用起來更為方便，在硬件方面，PLC的硬件應(yīng)該是高度集成化，使得系統(tǒng)集成為系列化與規(guī)格化的各種模塊，這樣就可以達(dá)到使用起來非常的方便，在軟件方面，PLC應(yīng)采用程序來建立控制邏輯，用程序來代替硬件接線，編制程序比硬件接線要方便很多。我認(rèn)為具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、 編程組態(tài)的簡(jiǎn)單化。

2、 設(shè)計(jì)和調(diào)試周期縮短。即實(shí)現(xiàn)PLC的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，用軟件功能取代繼電器控制系統(tǒng)珠海大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器和技術(shù)器等器件，是控制柜的設(shè)計(jì)、安裝和接線工作量減少，用戶程序的大部分可以喜愛實(shí)驗(yàn)室模擬進(jìn)行，調(diào)試好后在將PLC控制系統(tǒng)放到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試，即快速由安全方便，大大縮短了設(shè)計(jì)和調(diào)試周期。

3、 接線和安裝的簡(jiǎn)單化。即所有的接線一次性接好后，更換模塊時(shí)，把接線器安裝到新模塊上即可，可不必在接線。內(nèi)部什么線都不要接，只要做些必要的軟件設(shè)定就可以工作。

4、 增加控制或改進(jìn)時(shí)更為方便。即在控制要求改變需要變更控制系統(tǒng)功能是，不必改變I/O通道外部接線，只要改變存儲(chǔ)器中的控制程序即可。

5、 維護(hù)方便。 即PLC具有很強(qiáng)的自診斷能力，能隨時(shí)檢查出自身的故障，而且各種模塊上大多有運(yùn)行和故障狀態(tài)指示裝置，便于用戶了解和運(yùn)行情況和查找故障。

6、 模塊豐富且靈活性好，采用模塊化硬件結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)，并形成大、中、小系列產(chǎn)品，使PLC不僅適應(yīng)大小不同、功能繁復(fù)的系統(tǒng)控制要求。用戶可以根據(jù)需要靈活組合成各種規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)。

7、 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。要實(shí)現(xiàn)PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，機(jī)器與電氣部件被有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，易于制造機(jī)電一體化的產(chǎn)品。

8、 經(jīng)濟(jì)合理化。

四、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

由于PLC的自身特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用，如：機(jī)械、冶金、化工、電力、運(yùn)輸和建筑等眾多領(lǐng)域，，它的應(yīng)用范圍大致介于繼電器控制裝置與工業(yè)過程控制計(jì)算機(jī)之間，適用于控制功能要求比較復(fù)雜和輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較多的場(chǎng)合。包括以下幾個(gè)方面：

1、 開關(guān)量的邏輯控制，它包括順序邏輯控制、動(dòng)作邏輯控制、定時(shí)邏輯控制、計(jì)數(shù)邏輯控制和組合邏輯控制等。它即可以用于單擊控制，也可以用于多級(jí)控制和自動(dòng)化生產(chǎn)線控制。

2、 模擬量過程控制，包括電流、電壓、溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。對(duì)模擬量的控制應(yīng)開發(fā)出各種模塊和相關(guān)軟件。我認(rèn)為PLC用于過程控制是一個(gè)發(fā)展的新趨勢(shì)。

3、 脈沖量運(yùn)動(dòng)控制，可以是單坐標(biāo)控制，即控制對(duì)象做直線運(yùn)動(dòng)。也可以是多坐標(biāo)控制，即控制對(duì)象作平面運(yùn)動(dòng)或空間運(yùn)動(dòng)。

4、 數(shù)據(jù)處理和信息控制，具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳達(dá)、轉(zhuǎn)換功能，通過它可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理功能。如無人柔性制造系統(tǒng)，也可以用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品加工中的一些大型控制系統(tǒng)。它也PLC應(yīng)用的一個(gè)重要的方面，有是企業(yè)信息化的技術(shù)基礎(chǔ)。

5、 網(wǎng)絡(luò)通信與遠(yuǎn)程控制，因該包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信，多臺(tái)PLC之間的通信，PLC與其它智能設(shè)備的通信?？梢越M成集中管理，分散控制式分布式控制系統(tǒng)：

5.1 PLC與PLC可組成控制網(wǎng)；

5.2PLC與智能傳感器、智能執(zhí)行期或變頻器等聯(lián)成設(shè)備網(wǎng)，可以相互通信、交換數(shù)據(jù)和相互操作。

5.3PLC與可編程終端也可聯(lián)網(wǎng)、通信。

5.4PLC可與計(jì)算機(jī)通信，加入信息網(wǎng)。

5.5PLC的以太網(wǎng)模塊，可以使PLC加入互聯(lián)網(wǎng)，并且可以設(shè)置自己的網(wǎng)址和網(wǎng)頁。

五、PLC的未來發(fā)展趨勢(shì)

主要由以下的三個(gè)方向：

1、 功能向增強(qiáng)化和專業(yè)化地方向發(fā)展，針對(duì)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，開發(fā)出專業(yè)化的PLC產(chǎn)品，以此來提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平。

2、 規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展，小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來越小，功能越來越強(qiáng)；大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過程控制領(lǐng)域較大的應(yīng)用市場(chǎng)，應(yīng)用的規(guī)模從幾十點(diǎn)擴(kuò)展到上千點(diǎn)，應(yīng)用功能從單一的邏輯運(yùn)算擴(kuò)展幾乎能夠滿足所有的用戶要求。

3、 系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化和開放化方向發(fā)展，以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在Windows平臺(tái)上開發(fā)符合全新一代開放體系結(jié)構(gòu)的PLC。通過提供標(biāo)準(zhǔn)化和開放化的接口，可以很方便地將PLC接入其它系統(tǒng)。

綜上所述：PLC在功能上必須要不斷的提高，應(yīng)用上要不斷的擴(kuò)展，類型上要不斷的增多；以上闡述，供西門子參考。