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張桂苓

在工業自動化領域，可編程控制器(PLC)作為自動控制的三大技術支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一，成為大多數自動化系統的設備基礎。由于綜合了計算機和自動化技術，使它發展日新月異，大大超過其出現時的技術水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時、計數、數字運算、數據處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產機械數字量和模擬量的聯系，從而實現生產過程的自動控制。特別是超大規模集成電路的迅速發展以及信息、網絡時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯網通訊能力，從而更廣泛地應用于眾多行業。其主要應用的技術領域有：
 Ø 順序控制
順序控制是PLC最基本、應用最廣泛的領域。由于它具有編程設計靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護等優點，所以在實現單機控制、多機群控制、生產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、選礦廠球磨機及各潤滑站系統、冶煉廠余熱鍋爐振打系統、電收塵輸灰系統、冶煉廠轉爐本體聯鎖和加料系統等，其它行業如汽車生產線、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編程語言既不同于高級語言，也不同于匯編語言，它是面向現場、面向問題、面向用戶的簡單直觀的程序控制語言。它可分為邏輯型和動作型兩大類。前者可由傳統的繼電器電路變換而來，如梯形圖；后者由機械設備動作變換而來，如流程圖。梯型圖同繼電器電路相似，易于掌握，便于維修。在順序控制中應用的較為廣泛。即使不經過特殊的培訓，一般工程技術人員也能很快掌握。
 Ø 過程控制
以往對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構成的PID模擬調節器來實現開、閉環控制。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，容易實現復雜的控制和先進的控制方法，可以同時控制多個控制回路和多個控制參數。例如生產過程中的溫度、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，經處理與計算，發出相應的脈沖給驅動裝置，通過步進電機或伺服電機，使機床按預定的軌道運動，以完成多軸伺服電機的自控。
 Ø 生產過程的監控和管理
PLC可以通過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、選擇開關、信號指示燈，及生產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行。PLC可以方便、快捷地對生產過程中的數據進行采集、處理，并可對要顯示的參數以二進制、十進制、十六進制、ASCII字符等方式進行顯示。在顯示畫面上，通過圖標的顏色變化反應現場設備的運行狀態，如閥門的開與關，電機的啟動與停止，位置開關的狀態等。PID回路控制用數據、棒圖等綜合方法反映生產過程中量的變化，操作人員通過參數設定可進行參數調整，通過數據查詢可查找任一時刻的數據記錄，通過打印可保存相關的生產數據，為今后的生產管理和工藝參數的分析帶來便利。
Ø  網絡特性
PLC可以實現多臺PLC之間或多臺PLC與一臺計算機之間的通訊聯網要求，從而組成多級分布式控制系統，構成工廠自動化網絡。
(1)  通過通訊模塊、上位機以及相應的軟件來實現對控制系統的遠距離監控。如圖1所示。

 圖1

(2)  通過調制解調器和公用電話網與遠程客戶端計算機相連，從而使管理者可通過電話線對控制系統進行遠距離監控。如圖2所示。
 Ø 融合現場總線技術
現場總線技術是當前工業自動化的熱點之一。PLC采用現場總線后具有以下優點：
(1)  互操作性 不同廠家的多個設備可以工作在同一個系統中，并實現信息交換，從而使用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設備來集成系統。
 

圖2

(2)  控制的可靠性提高 把控制功能轉移到現場，由于現場總線設備的智能化、數字化，使控制更快、更準確。
 (3)  降低安裝費用 采用現場總線連接多個設備，大大減少了電纜、接線端子、電纜橋架的用量。從而減少了設計、施工的工作量。
(4)  控制系統便于維護 現場總線設備本身具有自診斷能力，并通過數字通訊將有關診斷維護信息傳送到控制室，設備維護人員可以查詢整個生產設備的運行、維護、診斷信息，以便快速查找和消除故障。