(山西工程职业技术学院030000)
摘要:随着科学技术手段的不断提高,我国也一直尝试着进入“工业4.0”时代,而PLC技术发展到今天,已经能很好的和计算机技术融合在一起,因为其强大的数据采集功能和足够稳定的顺序控制,现今天已经广泛被应用于自动化领域。基于深入了解PLC技术在自动化领域的应用意义,本文将会介绍几款在国内自动化领域用的比较常见的PLC,同时对比这几款PLC的优缺点,深入分析PLC控制技术,包括其开关量控制、顺序控制、数据采集和通讯等方面。最后指出了PLC技术在“互联网+”中所占有的地位和未来前景。
关键词:PLC技术;自动化控制;应用概述;应用分析
一、引言
PLC发展至今时间并不长,以前PLC功能被继电器及定时器等代替,那时的控制电路是由大量的继电器、定时器等元器件组成,完成一些既定步骤的工作,而看似这种复杂的控制系统被工业行业所重视,而这也促进了PLC技术的长足发展,时至今日,PLC技术可以说很大程度上代替了这种控制系统。随着科学手段的不断发展,各国不断提倡“工业4.0”等概念,我国也提出了符合国情的“互联网+”概念,随着各界科学家的不断努力,发现“互联网+”概念依托于大数据,没有数据如何分析问题并解决问题,然而PLC高分辨率的模拟量数据采集对大数据的收集提供了底层条件。PLC高效、稳定、安全、流畅的顺序控制和开关量控制在现如今工业自动化领域有了大面积的应用。所以了解PLC技术在自动化领域的应用是十分必要的。
二、PLC的概述及介绍
PLC全称是可编程逻辑控制器,英文名称:ProgrammableLogiController,被广泛应用于生产控制自动化领域,如数控机床的核心控制是PLC、自动化线的控制一般也需要PLC,到现如今物流方面的大型AGV搬用小车用的底层控制也是PLC,PLC也可以是高精密的运动核心控制器,等等。PLC技术可以涵盖机器操作所需的逻辑运算、生产加工所需的顺序控制、产品数据信息处理以及和上位机通信等主要内容。PLC技术是现代单片机技术和传统控制技术融合的产物,解决了以往在控制过程中的接线过于复杂、稳定性差等问题,与此同时充分利用了单片机的处理技术,所以具备较多的优点。
国内在工业行业所用的PLC基本有德国西门子PLC、日本三菱PLC、基恩士PLC、欧姆龙PLC,国产PLC有台达PLC、汇川PLC等等,各有其优缺点,德国西门子PLC编程比较简单,处理数据比较方便,更方便的是其内部可以存储一定的数据量,方便数据记录和调试,日本三菱PLC的SFC顺序功能图编程非常简便、模拟量采集也是十分的方便,唯一的缺点是数据读取很不方便。基恩士的PLC具有梯形图和C语言混合编程模式,方便数据处理和编程。当然其他品牌的高端PLC也具有混合编程模式。国内的PLC性价比非常的高,能够满足国内大部分的应用环境,其编程模式也非常的方便,上手较快。
三、PLC技术在工业自动化领域的应用
1、PLC在开关量控制方面的应用
PLC技术的开关量控制在自动化生产中起着非常大的作用,它用PLC内部的光电开关充当传统意义上的继电器,解决了继电器控制的反应时间比较长、灵敏性差、不稳定等缺点,同时出现电路故障等问题,能够及时被发现并排除,不耽误生产过程。现如今光电开关等开关量传感器比较普及。很好的利用PLC开关量控制技术,能保证设备生产环境的安全问题,保证设备运行的逻辑安全,不让设备在生产过程中出现碰撞等重大事故。
2、PLC在逻辑顺序控制方面的应用
随着PLC技术的可靠性不断提高,其强大的逻辑顺序控制性能被各个行业所关注,尤其是工业自动化领域。现如今随着国家支持实体企业的发展,工业自动化领域一直想要实现全自动化生产,实现无人车间。在这一过程中PLC的逻辑顺序控制得到了普遍的应用。随着各种传感器技术的发展和使用,比如视觉传感器、光学传感器等的发展,对实现工业自动化提供了先决条件,弥补了PLC在控制领域的缺点,有了这些传感器的辅助,PLC可以完成机器人的定位、物料精确抓取和放置、机器加工产品、控制传送装置传送物料,大大减少了人力劳动强度及成本,奠定了PLC在顺序控制领域的地位。
3、PLC技术在数据采集方面的应用
随着“工业4.0”概念的提出,在一切以数据分析为基础的“互联网+”时代下,大数据是一种趋势,就工业自动化领域来解读大数据概念。企业都喜欢实现全自动智能化生产,其过程是收集产品加工数据信息,分析数据,做到监控各个环节的设备是否运行正常,如不正常需将信息反馈给问题环节,机器自身调节直到设备恢复正常生产。而这就需要PLC在数据采集方面高分辨率的模拟量采集功能,PLC能将采集误差降到最低,保证数据不失真。现在PLC技术和传感器技术的的日益完善,PLC采集传感器数据直接可以走R232或R485通信方式,
采集数据的方式也逐渐发生了改变,PLC支持数据直接以通信的方式采集到PLC内部,供PLC处理和使用。PLC的数据采集技术对未来工业的发展一定会起到举足轻重的影响。
4、PLC在通信方面的应用
随着电机、传感器技术的不断发展,PLC不仅要收发开关量信号、控制运动、采集数据,还需要与这些硬件保持实时通信,比如PLC和伺服、步进等电机直接走通信来控制电机去完成既定的运动,这样方便接线,即便是没有学过电器原理的人也可以去实现各种运动功能,并且走通信的方式可以很大程度上降低电路干扰,整个控制系统的稳定性将会有可观的提高。也可以实现PLC与传感器的通信来采集数字量数据,现在的传感器基本上都配有放大器,PLC和放大器之间仅需要一根数据线便可以读取到数字量数据。免除了因PLC模拟量模块采集模拟量信号而使得数据出现误差,再者免除了因超长的传感器连接线受干扰使数据出现失真的现象。现在PLC技术和传感器技术的的日益完善,PLC采集传感器数据或者控制电机直接可以走RS-232或RS-485通信方式,极大的方便了工业自动化生产线的搭建和改造。
5、PLC技术在“互联网+”中所占有的地位和未来展望
随着工业4.0的深入发展,工业自动化产业应该加上一个“智能化”的概念,“智能工厂”概念早在很久之前就被提出来过。智能化的实现必须要要有一个上位机主机做总的分析和处理,但是如何控制底层硬件呢,如何监控底层硬件的工作状态呢,这就需要一款像PLC一样的底层控制中枢,实现开关量控制、运动控制、数据采集和上位机实时通信等功能。相比于运动控制卡、单片机等底层控制器,PLC具有他们无法相比的优势,如稳定性、高效性、方便性及可靠性等方面,尤其是在工业自动化领域,占有非常大的优势。
在未来PLC技术的发展还需要与互联网接轨,也就是说PLC技术应该与计算机技术相结合,最终PLC能实现采集数据并处理数据、分析数据、解决问题、与互联网互通等功能集于一身的PC控制系统,我相信对未来工业自动化产业的推动有很大的帮助。
四、结束语
随着科学技术的不断深入研究,国内在工厂自动化领域对PLC技术越来越受到关注、PLC技术在自动化产业中的应用是这个市场发展的必然需求。所以,面临这样的需求市场,相关专业人员需要加大研究力度,不断完善PLC控制技术,使其能够适应未来工业自动化市场的需求。
参考文献:
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