PLC是可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicControlle)的縮寫。PLC實質是一種合并了互聯(lián)網(wǎng)、計算機、通信等多種技術為一體的控制裝置。隨著數(shù)字時代信息化技術的發(fā)展,PLC技術的發(fā)展勢如破竹,突飛猛進。適用于閉環(huán)控制、開關量控制及邏輯順序控制的PLC正在工業(yè)自動化領域廣泛滲透,空前普及,應用技術數(shù)字化水平越來越高。研究工業(yè)自動化PLC控制系統(tǒng)的應用,深入了解PLC程控系統(tǒng)的調(diào)試程序,對控制技術的發(fā)展與完善不無裨益。
一、PLC技術的特點
微型計算機的發(fā)展,使人們將之用于各類機械控制成為可能,這就有了PLC技術,可以運用不同軟件去完成不同的任務。經(jīng)過多年的發(fā)展進步,PLC技術具有功能性強、可靠性高、操作簡便、易于維修等特點。
1.功能性強??删幊踢壿嬁刂破魇且环N專用于工業(yè)控制的電子計算機,其硬件結構與微機的構成單元基本一樣,通過可編程序來實現(xiàn)其儲存、記錄和控制等功能。PLC控制器科技含量高,儲存空間大,編程原件多,針對客戶廣、控制功能強的特點非常明顯。根據(jù)用途不同,在不同的領域不停地擴展,通過程序融合的特殊技能,可展示其較高的靈活性和良好的通用性,能對各種工業(yè)機械進行有效控制。
2.可靠性高。PLC技術能夠在惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中使用,對冶金、煤炭、化工、鑄造等有害氣體、粉塵、易燃易爆等危險場合代替工人很好地完成操作。具有較強的抗沖擊能力和抗電磁干擾能力,比較傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)可靠性更高,完成指令動作更準確,系統(tǒng)運行更安全。
3.操作簡便。PLC控制系統(tǒng)的編程語言簡單,開發(fā)周期短,設計、安裝、調(diào)試不是特別復雜,運作過程不增加工作量。出現(xiàn)新的控制任務的時候,只需要修改軟件程序則可實現(xiàn)對新任務的控制;而且控制方案調(diào)整時,硬件無需拆卸,因而調(diào)整過程更加便捷、簡單。
4.易于維修。PLC控制系統(tǒng)故障發(fā)生率低,對于運行狀態(tài)具有強大的自診斷功能。能夠對自身的運行狀態(tài)進行監(jiān)控,能夠針對診斷結果及時修復還原,具有較高的應用可行性。
二、PLC系統(tǒng)的應用展望
PLC可以通過編程把人類給它的指令存儲起來,并適時按照這些指令執(zhí)行與之相對應的動作,隨著軟件系統(tǒng)的不斷開發(fā),能把人類要求的效能發(fā)揮到極致,具有令人難以想象的應用前景。
1.社會智能化。隨著5G移動通信時代的到來和6G研究的開始,不久的將來將徹底進入一個智能化的社會。工業(yè)自動化技術也要向智能化發(fā)展,PLC控制系統(tǒng)也必將更加智能化,使系統(tǒng)運行更加快捷高效,更加節(jié)約人力資源。
2.機電一體化。作為工業(yè)領域的重要建設內(nèi)容,實現(xiàn)機電一體化是電氣自動化領域發(fā)展的必然趨勢。PLC信息控制能力、信息處理效率進一步提高,會使數(shù)據(jù)處理結果更加精準、高效,使企業(yè)在機電一體化中有效地控制成本,獲得更多經(jīng)濟效益。
3.大眾創(chuàng)新化。習近平總書記說過,大國重器必須掌握在自己手里。要通過自力更生,倒逼自主創(chuàng)新能力的提升。國家的發(fā)展動力在于創(chuàng)新,工業(yè)發(fā)展的關鍵驅動力就是創(chuàng)新。人類是PLC的主人,大眾是創(chuàng)新的源泉,隨著科技的發(fā)展,電氣自動化控制系統(tǒng)還必將不斷優(yōu)化其功能??刂葡到y(tǒng)的應用將會在大眾創(chuàng)新中做出更大貢獻。
三、工業(yè)自動化PLC控制實訓設備系統(tǒng)的應用策略
目前工業(yè)自動化PLC系統(tǒng)的應用還處于起步階段,PLC技術要不斷完善PLC技術的理論研究,促進技術的不斷改進和優(yōu)化。
1.強化PLC技術的深度研發(fā)。PLC技術在創(chuàng)新中問世,在創(chuàng)新中發(fā)展,強化PLC技術的深度研發(fā)就是要擴大其應用,提高軟件與硬件的國產(chǎn)化率。不斷完善控制調(diào)試系統(tǒng)應用的理論體系,彌補目前PLC技術中存在的缺陷,使工業(yè)自動化PLC控制系統(tǒng)更加智能化。
2.構建PLC技術應用和調(diào)試標準。各行各業(yè)的PLC技術的用途不同,控制內(nèi)容和應用范圍也不盡相同。因此,要加快PLC技術的應用和調(diào)試標準的制訂,有了統(tǒng)一的標準,才能有利于各行業(yè)間的合作。各行業(yè)間要相互配合,共同完善技術標準、質量標準、檢測標準等,推進PLC技術的標準化進程。
3.加強設計方與使用方的信息溝通。無論PLC技術運用在什么地方,都有一個設計方和運用方進行信息溝通的問題,要使PLC技術更加符合實際使用目的,對使用過程中出現(xiàn)的問題更要及時向設計方反饋信息,以促進技術的不斷改進和優(yōu)化。
四、PLC控制系統(tǒng)的程序調(diào)試
程序控制是為了保證PLC系統(tǒng)的功能更好地滿足現(xiàn)場實際運行要求,在投入運行前對系統(tǒng)的組態(tài)及邏輯功能進行檢驗和逐步修改完善的重要環(huán)節(jié),將運行中可能出現(xiàn)的故障消滅在萌芽狀態(tài)。
1.實驗室調(diào)試。顧名思義,實驗室調(diào)試在實驗室內(nèi)進行,也是對PLC程序的初次調(diào)試,第一步,先使編程器在脫離主機的狀態(tài)下,使用編程軟件中的“文件檢查”功能,檢查程序語言有無語法和邏輯錯誤,如發(fā)現(xiàn)錯誤及時修改。第二步,將編程器聯(lián)通PLC主機,檢查通信口參數(shù)的設置、PLC和I/O狀態(tài)設置,對輸入信號和中間接點信號進行狀態(tài)強制,觀察相應的輸出接點變化是否滿足程序設計的邏輯要求,對程序邏輯進行初步檢查,逐步修改完善,達到設計效果。
2.廠家調(diào)試。產(chǎn)品出廠前,在設備成套組裝廠家進行聯(lián)合調(diào)試。通過廠家調(diào)試可以基本確定整個PLC系統(tǒng)的配置合理。調(diào)試步驟:檢查CPU和總線接口的狀態(tài)后接通電源,然后觀察CPU模塊和各接口模塊的指示燈是否開啟,檢查實際PLC系統(tǒng)與程序“通信管理表I/Omap”中遠程站及站中模塊的設置是否一致,檢查系統(tǒng)的通信配置。接下來用撥碼開關制成仿真器連接到輸入模塊的接點上,模擬實際運行情況。根據(jù)輸入信號和限位開關通斷等現(xiàn)場反饋信號的先后順序撥動相應的開關。最后,將調(diào)試完畢的各控制功能程序塊連接起來,并觀察編程器及輸出模塊上是否有相應的順序輸出,以此考核編程動作是否滿足邏輯要求。調(diào)試模擬不同的工作方式,逐一檢查邏輯圖中的每一條支路,直到看到輸入與輸出在各種情況下都能符合邏輯要求。
3.現(xiàn)場調(diào)試。PLC裝置在完成現(xiàn)場安裝后,要進行竣工驗收前的聯(lián)機試車調(diào)試。按照圖紙設計,將程控系統(tǒng)與執(zhí)行機構連接在一起,將檢測儀器安裝在檢測位置后,通過實際操作觀測現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)。調(diào)試中,要根據(jù)現(xiàn)場開車實際工況及設備操作人員的要求對程序進行微調(diào)和修改,直至整個系統(tǒng)良好運行。
五、PLC控制系統(tǒng)的現(xiàn)場優(yōu)化
工業(yè)自動化設備的工作現(xiàn)場環(huán)境往往較差,噪聲和震動都會給PLC控制系統(tǒng)制造一些麻煩,時不時會出現(xiàn)意想不到的干擾信號,給實時控制帶來一定偏差,使之仿佛失靈。所以還是要加強設備的點檢和維護,對于出現(xiàn)的失靈故障采用措施,盡快修復。在以下方面予以關注:
1.關注控制電源電流的輸入輸出。PLC控制系統(tǒng)的電源具有隔離性,要確保電流輸入與輸出性能穩(wěn)定,減輕電流對系統(tǒng)的干擾。如果工作環(huán)境特別惡劣,可在PLC控制系統(tǒng)的電源輸入端接入低通濾波器和變壓器。
2.電源線路與通信線路分開敷設。電磁干擾容易使通信受到影響,出現(xiàn)通信中斷或者報出假信號,繼而造成拒動和誤動。在布線時要將通電電纜與通信線路分開布置,避免將兩者布置在同一線槽內(nèi)。大功率變壓器和輸變線路也是干擾源,電氣控制單元和通信線路應盡量遠離它。最有效的措施是將通信線纜單獨穿管架空敷設,方可做好通信線路的抗干擾和防屏蔽。
3.數(shù)字濾波。由于使用設備的生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境較差,一些低信噪比的模擬量信號,常常會在瞬時遭到某個強大磁場的干擾,使采樣值產(chǎn)生波動而造成信號誤差。在分析了這些錯誤信號確實存在時,可以采用數(shù)字濾波法濾去不需要的信號,從而獲得單純信號。具體做法就是將信號經(jīng)A/D轉換為離散的數(shù)字量信號,然后將形成的數(shù)據(jù)按時間序列存人PLC內(nèi)存,再利用數(shù)字濾波程序對其進行處理。
4.軟件容錯。無論是硬件還是軟件,不出現(xiàn)錯誤都是不可能的。為了實現(xiàn)高可靠、高安全性的系統(tǒng)軟件技術。需要對軟件自身故障進行處理,同時可以利用軟件容錯對PLC系統(tǒng)中出現(xiàn)的其他故障一并進行處理。傳統(tǒng)的軟件容錯技術,是利用“多樣性”的冗余來解決軟件本身出現(xiàn)的故障,它們的特點是冗余規(guī)模較大,代價較高。而隨著軟件容錯技術的發(fā)展,利用的冗余規(guī)模越來越小,軟件容錯新技術決策較為智能化且容錯覆蓋的范圍較廣。將軟件容錯技術用于PLC程序的調(diào)試同樣是行之有效的。
六、結語
科學技術永無止境。隨著PLC技術的發(fā)展和應用市場的不斷拓展,其將會應用到更廣泛的領域。PLC技術在工業(yè)自動化的應用剛剛起步,在生活中的應用也是前景廣闊,未來必將會從量的飛躍實現(xiàn)質的飛躍。為了適應新時代的到來,還有更多知識需要我們?nèi)ヌ接懀€有許多高峰需要我們?nèi)ヅ实恰?/span>