可編程控制器PLC的六大應用領域和應用特點

隨著可編程控制器（以下簡稱PLC）技術的進步，從其產生到現在，實現了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現了邏輯控制到數字控制的進步；其應用領域從小到大，實現了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制和集散控制等各種任務的跨越。今天的在處理模擬量、數字運算、人機接口和網絡的各方面能力都已大幅提高，已日益成為工業控制裝置家族中一個重要的角色。

下面是一張典型的PLC控制系統的框圖：

目前，PLC控制器在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，其主要的應用領域可以概括為以下這6大方面：

一．用于開關量控制

PLC控制開關量的能力是很強的。所控制的入出點數，少的十幾點、幾十點，多的可到幾百、幾千，甚至幾萬點，由于它能聯網，點數幾乎不受限制，不管多少點都能控制，所控制的邏輯問題可以是多種多樣的：組合的、時序的、即時的、延時的、不需計數的、需要計數的、固定順序的、隨機工作的等等，都可進行。

PLC的硬件結構是可變的，軟件程序是可編的，用于控制時，非常靈活。必要時可編寫多套或多組程序，依需要調用。它很適用于工業現場多工況、多狀態變換的需要。

用PLC進行開關量控制實例是很多的，冶金、機械、輕工、化工、紡織等等，幾乎所有工業行業都需要用到它。目前，PLC首用的目標，也是別的控制器無法與其比擬的，就是它能方便并可靠地用于開關量的控制。

二．用于模擬量控制

模擬量，如電流、電壓、溫度、壓力等等，它的大小是連續變化的。工業生產，特別是連續型生產過程，常要對這些物理量進行控制。

作為一種工業控制電子裝置，PLC若不能對這些量進行控制，那就是一大不足，為此各PLC廠家都在這方面進行大量的開發。目前，不僅大型、中型機可以進行模擬量控制，就連小型機，也能進行這樣的控制。PLC進行模擬量控制，要配置有模擬量與數字量相互轉換的A/D、D/A單元。它也是I/O單元，不過是特殊的I/O單元。

A/D單元是把外電路的模擬量，轉換成數字量，然后送入PLC；D/A單元，是把PLC的數字量轉換成模擬量，再送給外電路。作為一種特殊的I/O單元，它仍具有I/O電路抗干擾、內外電路隔離、與輸入輸出繼電器（或內部繼電器，它也是PLC工作內存的一個區，可讀寫）交換信息等特點。

這里的A/D中的A，多為電流或電壓，也有溫度（電阻）。D/A中的A，多為電壓或電流。電壓、電流變化范圍多為0～5V，0～10V，4～20mA，有的還可處理正負值的。這里的D，小型機多為8位二進制數，中、大型多為12位二進制數。A/D、D/A有單路，也有多路。多路占的輸入輸出繼電器多。有了A/D、D/A單元，余下的處理都是數字量，這對有信息處理能力的PLC并不難。中、大型PLC處理能力更強，不僅可進行數字的加、減、乘、除，還可開方、插值，還可進行浮點運算，有的還有PID指令，可對偏差制量進行比例、微分、積分運算，進而產生相應的輸出，計算機能算的它幾乎都能算。

這樣，用PLC實現模擬量控制是完全可能的。

PLC進行模擬量控制，還有A/D、D/A組合在一起的單元，并可用PID或模糊控制算法實現控制，可得到很高的控制質量。用PLC進行模擬量控制的好處是，在進行模擬量控制的同時，開關量也可控制。這個優點是別的控制器所不具備的，或控制的實現不如PLC方便。當然，若純為模擬量的系統，用PLC可能在性能價格比上不如用調節器。

三．用于運動控制

實際的物理量，除了開關量、模擬量，還有運動控制。運動控制主要指對工作對象的位置、速度及加速度所做的控制。可以是單坐標，即控制對象作直線運動；也可是多坐標的，即控制對象作平面、立體，甚至角度變換等運動。有時還可控制多個對象，而這些對象間的運動可能還要有協調。如機床部件的位移，常以數字量表示。

運動控制，有效的辦法是NC，即數字控制技術。這是50年代誕生于美國的基于計算機的控制技術。當今已很普及，并也很完善。目前，先進國家的金屬切削機床，數控化的比率已超過40%～80%，有的甚至更高。

PLC也是基于計算機的技術，并日益完善。PLC可接收計數脈沖，頻率可高達幾k到幾十k赫茲，可用多種方式接收這脈沖，還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能，脈沖頻率也可達幾十k，有了這兩種功能，加上PLC有數據處理及運算能力，若再配備相應的傳感器（如旋轉編碼器）或脈沖伺服裝置，則完全可以依NC的原理實現種種控制。

高、中檔的PLC還開發有NC單元，或運動單元，可實現點位控制。運動單元還可實現曲線插補，可控制曲線運動。所以，若PLC配置了這種單元，則完全可以用NC的辦法，進行數字量的控制。新開發的運動單元，甚至還發行了NC技術的編程語言，為更好地用PLC進行數字控制提供了方便。

四．用于數據采集

隨著PLC技術的發展，其數據存儲區越來越大。如德維森公司的PLC，其數據存儲區(DM區)可達到9999個字。這樣龐大的數據存儲區，可以存儲大量數據。數據采集可以用計數器，累計記錄采集到的脈沖數，并定時地轉存到DM區中去。數據采集也可用A/D單元，當模擬量轉換成數字量后，再定時地轉存到DM區中去。PLC還可配置上小型打印機，定期把DM區的數據打出來。

PLC也可與計算機通訊，由計算機把DM區的數據讀出，并由計算機再對這些數據作處理。這時，PLC即成為計算機的數據終端。

五．用于信號監控

PLC自檢信號很多，內部器件也很多，多數使用者未充分發揮其作用。其實，完全可利用它進行PLC自身工作的監控，或對控制對象進行監控。對一個復雜的控制系統，特別是自動控制系統，監控以至進一步能自診斷是非常必要的，它可減少系統的故障，出了故障也好查找，可提高累計平均無故障運行時間，降低故障修復時間，提高系統的可靠性。

六．用于聯網、通訊

PLC聯網、通訊能力很強，不斷有新的聯網的結構推出。

PLC可與個人計算機相連接進行通訊，可用計算機參與編程及對PLC進行控制的管理，使PLC用起來更方便。

為了充分發揮計算機的作用，可實行一臺計算機控制與管理多臺PLC，多的可達32臺。也可一臺PLC與兩臺或更多的計算機通訊，交換信息，以實現對PLC控制系統的監控。PLC與PLC之間可以通訊，可一對一通訊，也可幾個PLC通訊，還可多到幾十、幾百個PLC通訊。

PLC與智能儀表、智能執行裝置（如變頻器），也可聯網通訊，交換數據，相互操作。可聯接成遠程控制系統，系統范圍面可大到10公里或更大。可組成局部網，不僅PLC，而且高檔計算機、各種智能裝置也都可進網。可用總線網，也可用環形網；網還可套網；網與網還可橋接。聯網可把成千上萬的PLC、計算機、智能裝置組織在一個網中，網間的結點可直接或間接地通訊、交換信息。

聯網、通訊，正適應了當今計算機集成制造系統（CIMS）及智能化工廠發展的需要。它可使工業控制從點、到線再到面，使設備級的控制、生產線的控制、工廠管理層的控制連成一個整體，進而可創造更高的效益。這個無限美好的前景，已越來越清楚地展現在我們這一代人的面前。

PLC的應用特點

一．可靠性高，抗干擾能力強

高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統將極高的可靠性。

二．配套齊全，功能完善，適用性強

PLC發展到今天，已經形成了各種規模的系列化產品，可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。多種多樣的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。

三．易學易用，深受工程技術人員歡迎

PLC是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業控制打開了方便之門。

四．系統的設計，工作量小，維護方便，容易改造

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設備經過改變程序而改變生產過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產場合。