PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用

PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用資料僅供參考文件編號：2022年4月PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：技師專業(yè)論文工種：維修電工PLC在工業(yè)自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用姓名：盧勇工作單位：云南馳宏資源回收綜合利用有限公司身份證號：532233等級：高級技師培訓(xùn)學(xué)校：日期：2006年7月PLC在工業(yè)自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用鉛廠熔煉車間—盧勇摘要：在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機(jī)的啟停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等，而PLC技術(shù)是解決上述問題的最有效、最便捷的工具，因此PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。一直以來，可編程序控制器簡稱PLC在工業(yè)自動化控制方面發(fā)揮著巨大作用，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了廣泛、可靠的控制應(yīng)用。關(guān)鍵詞：PLC自動化控制應(yīng)用概述近年來，由于計算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，極大的推動了PLC系統(tǒng)的發(fā)展，使PLC的功能日益增強(qiáng)。PLC是一種固態(tài)電子裝置，它利用已存入的程序來控制機(jī)器的運(yùn)行或工藝的工序。PLC通過輸入/輸出（I/O）裝置發(fā)出控制信號和接受輸入信號。由于PLC綜合了計算機(jī)和自動化技術(shù)，所以它的發(fā)展日新月異，大大超出其出現(xiàn)時的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時、計數(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)時代的到來，擴(kuò)大了PLC的功能，使其具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)踐中。PLC主要能夠?yàn)樽詣踊刂茟?yīng)用提供安個可靠和比較完善的解決方案，適合當(dāng)前自動化工業(yè)企業(yè)的需要。隨著計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域有了翻天覆地的變化，而PLC不斷地采用新技術(shù)以及增強(qiáng)系統(tǒng)的開放性，在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。PLC將計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，成為實(shí)現(xiàn)單機(jī)、車間、工廠自動化的核心設(shè)備，其具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、組合靈活、編程簡單、維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，其控制功能由簡單的邏輯控制、順序控制發(fā)展為復(fù)雜的連續(xù)控制和過程控制，成為自動化領(lǐng)域的三大技術(shù)支柱。2、PLC可編程控制器簡介

、PLC的定義

PLC又稱為可編程邏輯控制器，是一種采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。其結(jié)構(gòu)分為：電源，中央處理單元(CPU)，存儲器，輸入輸出接口電路，功能模塊，通信模塊等。、PLC與繼電器控制的區(qū)別

控制方式的區(qū)別：繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。把整個控制過程簡單化，智能化。

控制速度的區(qū)別：繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動、無噪音。更安全，更可靠，更環(huán)保。延時控制區(qū)別：繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實(shí)現(xiàn)延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難。

PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。

、PLC的工作原理

當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。

輸入采樣階段：在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化PLC在三相異步電動機(jī)控制中的應(yīng)用

I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

用戶程序執(zhí)行階段：在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。

輸出刷新階段：當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。

、PLC的應(yīng)用分類

目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為幾類。

①、開關(guān)量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

②、模擬量控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

=3\*GB3③、運(yùn)動控制

PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。

=4\*GB3④、過程控制

過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。

=5\*GB3⑤、數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

=6\*GB3⑥、通信及聯(lián)網(wǎng)

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

3、PLC在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)例

、三相異步電動機(jī)的ㄚ-△降壓起動控制

星形-三角形降壓起動用于定子繞組在正常運(yùn)行時接為三角形的電動機(jī)。在電動機(jī)起動時將定子繞組接成星形，實(shí)現(xiàn)降壓起動。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時再換接成三角形接法。圖

ㄚ-△降壓起動的繼電器控制電路圖

圖中主電路通過三組接觸器主觸點(diǎn)將電動機(jī)的定子繞組接成三角形或星形，即KM1、KM3主觸點(diǎn)閉合時，繞組接成星形；KM1、KM2主觸點(diǎn)閉合時，接為三角形。

三相異步電動機(jī)ㄚ-△降壓起動的PLC控制

星形-三角形降壓起動用于定子繞組在正常運(yùn)行時接為三角形的電動機(jī)。在電動機(jī)起動時將定子繞組接成星形，實(shí)現(xiàn)降壓起動。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時再換接成三角形接法。有電工基礎(chǔ)知識可知，星形連接時起動電流僅為三角形連接時的1/√3，相應(yīng)的起動轉(zhuǎn)矩也是三角形連接時的1/3。

星三角降壓啟動I/O分配表輸入輸出備注SB1-----X0KM1----Y0SB2-----X1KM2----Y1FR------X2KM3----Y2根據(jù)系統(tǒng)的I/O分配表畫出該降壓啟動的I/O接線圖，圖示如下：圖

三相異步電動機(jī)降壓起動的I/O接線圖完成前面工序后，就需要進(jìn)行對系統(tǒng)的PLC進(jìn)行程序編寫，一下是該程序的梯形圖；、三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的PLC控制

在圖1是三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的電路和繼電器控制電路圖，圖2與3是功能與它相同的PLC控制系統(tǒng)的外部接線圖和梯形圖，其中，KM1和KM2分別是控制正轉(zhuǎn)運(yùn)行和反轉(zhuǎn)運(yùn)行的交流接觸器在梯形圖中，用兩個起停按鈕來分別控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2，X0變ON，其常開觸點(diǎn)接通，Y0的線圈“得電”并自保。使KM1的線圈通電，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)運(yùn)行。按下停止按鈕SB1，X2變ON，其常閉點(diǎn)斷開，使Y0線圈“失電”，電動機(jī)停止運(yùn)行。梯形圖如下：在梯形圖中，將Y0與Y1的常閉觸電分別與對方的線圈串聯(lián)，可以保證他們不會同時為ON，因此KM1和KM2的線圈不會同時通電，這種安全措施在繼電器電路中稱為“互鎖”。除此之外，為了方便操作和保證Y0和Y1不會同時為ON，在梯形圖中還設(shè)置了“按鈕互鎖”，即將反轉(zhuǎn)啟動按鈕X1的常閉點(diǎn)與控制正轉(zhuǎn)的Y0的線圈串聯(lián)，將正轉(zhuǎn)啟動按鈕X0的常閉觸點(diǎn)與控制反轉(zhuǎn)的Y1的線圈串聯(lián)。設(shè)Y0為ON，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，這是如果想改為反轉(zhuǎn)運(yùn)行，可以不安停止按鈕SB1，直接安反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3，X1變?yōu)镺N，它的常閉觸點(diǎn)斷開，使Y0線圈“失電”，同時X1的敞開觸點(diǎn)接通，使Y1的線圈“得電”，點(diǎn)擊正轉(zhuǎn)變、PLC在水泵聯(lián)鎖啟動改進(jìn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用前面列舉了幾個常見的控制方式，這里通過本人參加改造的一個利用PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵聯(lián)鎖啟動。對PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用進(jìn)一步的說明，本案例是我廠鉛循環(huán)水泵房軟化水熱水泵是為煙化爐水套提供冷卻水，水套回水又循環(huán)至泵房水池。設(shè)備為一備一用，設(shè)備自投產(chǎn)運(yùn)行至今已經(jīng)十年，設(shè)備故障時有發(fā)生，導(dǎo)致煙化爐水套缺水。因此存在較大安全隱患。在此背景下，對軟化水熱水泵進(jìn)行系統(tǒng)改進(jìn)，使兩臺水泵處于聯(lián)鎖狀態(tài)。在運(yùn)行泵出現(xiàn)故障時，備用泵自動運(yùn)行。為煙化爐水套持續(xù)供水，杜絕因供水原因?qū)е略O(shè)備事故的發(fā)生。

軟化水熱水泵聯(lián)鎖改進(jìn)方案如下：、在原有水泵結(jié)構(gòu)不變的情況下，分別對兩臺水泵出口閥門進(jìn)行改進(jìn)，拆除兩臺出口管道上的截止閥，每臺泵出口閥門安裝一臺電動閥門及手動閥。、制作電動閥門控制箱，并將閥門的遠(yuǎn)程信號，運(yùn)行信號，開到位，關(guān)到位信號引入PLC，參與聯(lián)系控制。、利用原有水泵PLC程序的控制方式，對水泵進(jìn)行遠(yuǎn)程啟停操作。、編寫水泵聯(lián)鎖條件程序及PLC操作畫面。程序見梯形圖（部分）：聯(lián)鎖控制原理：兩臺水泵均在PLC上操作，水泵現(xiàn)場控制箱置于遠(yuǎn)程位置，閥門控制箱置于遠(yuǎn)程位置，PLC系統(tǒng)聯(lián)鎖啟用。當(dāng)運(yùn)行泵出現(xiàn)故障時，水泵停止運(yùn)行，PLC檢測到水泵停止信號，備用泵立即