PLC應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展趨勢

    現(xiàn)代PLC應(yīng)用綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在工業(yè)自動化中起著舉足輕重的作用，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、交通等行業(yè)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，80%以上的工業(yè)控制可以使用PLC來完成。隨著其性能價(jià)格比的不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)展到以下幾個(gè)方面。

    (1)數(shù)字量邏輯控制

    PLC用“與”、“或”、“非”等邏輯指令來實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制、定時(shí)控制與順序邏輯控制等。

    (2)運(yùn)動控制

    PLC使用專用的運(yùn)動控制模塊，對直線運(yùn)動或圓周運(yùn)動的位置、速度和加速度進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸和多軸位置控制，使運(yùn)動控制與順序控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起。PLC的運(yùn)動控制功能廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械，如傳送帶移載機(jī)、機(jī)器人、電梯等。

    (3)閉環(huán)過程控制

    閉環(huán)過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過模擬量輸入／輸出模塊，實(shí)現(xiàn)模／數(shù)(A/D)或數(shù)／模(D/A)轉(zhuǎn)換，并對模擬量實(shí)行比例一積分一微分（簡稱PID）控制。現(xiàn)代的大中型PLC -般都配有PID閉環(huán)控制功能，可由PID指令或?qū)Ｓ肞ID模塊來實(shí)現(xiàn)。

    (4)數(shù)據(jù)處理

    現(xiàn)代PLC具有數(shù)（包括四則運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、矩陣運(yùn)算及浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算等）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)制轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)比較、文件處理等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。

    (5)通信聯(lián)網(wǎng)

    PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺PLC之間的通信、PLC與其他智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、儀表）之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成分布式控制系統(tǒng)，從而初顯了小型集散控制系統(tǒng)（簡稱DCS）的雛形。

    2007年中國PLC市場規(guī)C市場研究報(bào)告》）。

    由于PLC應(yīng)用向智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，且逐漸成為主流趨勢，此類應(yīng)用人員的需求尤為突出。因此，在2006年9月，國家勞動和社會保障部公布的第七批新職業(yè)中，可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)師列為首位。

    PLC未來將向以下兩個(gè)方向發(fā)展。

    (1)大型化方向

    PLC的CPU從早期的1位，向8位、16位、32位、64位發(fā)展，晶振頻率已可達(dá)到幾百兆赫茲，從單CPU向多CPU的并行處理發(fā)展，提高了處理能力和響應(yīng)速度及模塊化程度。存儲器的容量也成倍增加，從幾千字節(jié)發(fā)展到幾萬字節(jié)，直到幾兆字節(jié)、幾+兆字節(jié)等。總之，由于硬件性能的提高，使PLC向大型化方向發(fā)展提供了硬件保障。

    軟件功能的日益豐富與完善是PLC向大型化方向發(fā)展的重要標(biāo)志。美國國際電工委員會(IEC)在規(guī)定PLC的編程語言時(shí)，認(rèn)為主要的程序組織語言是順序功能表。功能表的每個(gè)動作和轉(zhuǎn)換條件可以運(yùn)用梯形圖編程，這種方法使用方便，容易掌握，深受電工和電氣技術(shù)人員的歡迎，也是PLC得以迅速推廣的重要因素之一。但是，它在處理較復(fù)雜的運(yùn)算、通信和打印報(bào)表等功能時(shí)顯得效率低、靈活性差，尤其用于通信時(shí)顯得笨拙，因此在原梯形圖編程語言基礎(chǔ)上加入了上等語言，如C語言等。

    目前，PLC與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)（簡稱SCADA）、DCS系統(tǒng)相互滲透，使其在以儀表控制為主導(dǎo)的過程控制領(lǐng)域占有一席之地。同時(shí)，PLC也在向計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(簡稱CIMS)、計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)（簡稱CIPS）、機(jī)器人和柔性控制系統(tǒng)（簡稱FMS）方向發(fā)展，使其成為制造業(yè)不可或缺的控制手段。

    (2)小型化方向

    為滿足不同的控制需求，各廠家推出了小型化、高性能的整體式PLC產(chǎn)品，在提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品體積越來越小，功能卻越來越強(qiáng)。歐姆龍公司推出的CPIH PLC的體積約為150mm×90mm×85mm，內(nèi)置40個(gè)開關(guān)量I/O點(diǎn)，4個(gè)模擬量輸入點(diǎn)以及2個(gè)模擬量輸出點(diǎn)，基本指令的平均執(zhí)行時(shí)間為0.1微秒／條，上等指令的平均執(zhí)行時(shí)間為0.3微秒／條，可以使用幾百條指令編程。同時(shí)，PLC的制造廠商也開發(fā)了多種類型的高性能模塊，如模擬量模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、通信接口模塊等。當(dāng)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)增加時(shí)，可以根據(jù)過程控制的需求，采用靈活的組合方式進(jìn)行配套，完成所需的控制功能。