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电气控制PLC在现代工业中的主要应用领域

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:PLC的这一功能已广泛应用在电力、冶金、化工、轻工、机械等行业。PLC的应用领域越来越广泛,几乎可以说凡是有控制系统存在的地方都需要PLC。在发达国家,PLC已广泛应用于几乎所有的工业部门,随着PLC性能价格比的不断提高,PLC的应用范围还将不断扩大。图4-36、图4-37所示分别是S7-200系列PLC在广电系统中的应用以及计算机和PLC通信在石化行业中的应用案例。图4-38所示为PLC用于电动机控制。

电气控制PLC在现代工业中的主要应用领域

随着PLC功能的不断完善、性价比的不断提高,它的应用面也越来越广。目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿水泥、石油、化工电子机械制造、汽车船舶、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业,主要的应用范围包括开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制数据处理信号报警和联锁系统以及通信和联网等方面。

(1)开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域,可用它取代传统的“继电器-接触器”控制电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单机设备的控制,又可用于多机群控制及自动化流水线。如电梯控制、高炉上料、注塑机、印刷机、数控与组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

(2)模拟量控制

在工业生产过程中,有许多连续变化的模拟量,如温度、压力流量、液位和速度等。为使PLC能处理模拟量信号,PLC各厂家都生产有配套的A/D和D/A转换模块,使PLC可直接用于模拟量控制。

(3)运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构;现在可使用专用的运动控制模块,如可驱动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛地用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

(4)过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID控制是一般闭环控制系统中常用的控制方法。目前不仅大中型PLC都有PID模块,而且许多小型PLC也具有PID功能。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。过程控制又可细分为慢连续量的过程控制和快连续量的运动控制两种。

1)慢连续量的过程控制。慢连续量的过程控制是指对温度、压力、流量和速度等慢连续变化的模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC通过模拟量输入输出模块,实现A/D和D/A的转换,并通过专用的智能PID模块,编制各种各样的控制算法程序,实现对模拟量的闭环控制,使被控变量保持为设定值。PID控制是一般闭环控制系统中常用的控制方法,PID处理一般是运行专用的PID子程序。PLC的这一功能已广泛应用在电力、冶金、化工、轻工、机械等行业。例如,锅炉控制、加热炉控制、磨矿分级过程控制、水处理控制、酿酒控制等。

2)快连续量的运动控制。PLC提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块,通过这些模块可实现直线运动或圆周运动的控制。如今,运动控制已是PLC不可缺少的功能之一,世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛地用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

(5)数据处理

现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与储存在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送给别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

(6)通信和联网

随着计算机控制技术的不断发展,工厂自动化网络的发展也更加迅猛,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。最新生产的PLC都具有通信接口,实现通信非常的方便。PLC通信包含PLC之间的通信以及PLC与其他智能设备之间的通信,主要有以下四种情况:

1)PLC之间的通信:PLC之间可一对一通信,也可在多达几十甚至几百台PLC之间进行通信。既可在同型号PLC之间进行通信,也可在不同型号的PLC之间进行通信。例如可以将三菱FX系列PLC作为三菱A系列PLC的就地控制站,从而可简单地实现生产过程的分散控制和集中管理。

2)PLC与各种智能控制设备之间的通信:PLC可与条形码读出器、打印机以及其他远程I/O智能控制设备进行通信,形成一个功能强大的控制网络。(www.xing528.com)

3)PLC与上位计算机之间的通信:可用计算机进行编程,或对PLC进行监控和管理。通常情况下,采用多台PLC实现分散控制,由一台上位计算机进行集中管理,这样的系统称为分布式控制系统。

4)PLC与PLC的数据存取单元进行通信:PLC提供了各种型号不一的数据存取单元,通过此数据存取单元可方便地对设定数据进行修改、对各监控点的数据或图形变化进行监控、还可对PC出现的故障进行诊断等。

近几年来,随着计算机控制技术和通信网络技术的发展,已兴起工厂自动化(FA)网络系统。PLC的联网、通信功能适应了智能化工厂发展的需要,它可使工业控制从点到线再到面,使设备级的控制、生产线的控制和工厂创造更高的效益。

PLC的应用领域越来越广泛,几乎可以说凡是有控制系统存在的地方都需要PLC。在发达国家,PLC已广泛应用于几乎所有的工业部门,随着PLC性能价格比的不断提高,PLC的应用范围还将不断扩大。对于PLC应用的整体认识如图4-34所示;以S7-200系列PLC为核心的工业网络结构如图4-35所示。图4-36、图4-37所示分别是S7-200系列PLC在广电系统中的应用以及计算机和PLC通信在石化行业中的应用案例。

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图4-34 对于PLC的整体应用认识

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图4-35 以S7-200为核心的工业网络结构

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图4-36 S7-200PLC在广电系统中的应用

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图4-37 计算机和PLC通信在石化行业中的应用

更简单地说,PLC就是一台工业控制计算机,它的全称是可编程逻辑控制器(Program-mable Logic Controller)。如果说融入人们日常生活的计算机是通用电脑的话,那么PLC则是专业级的,是业界倍受推崇的工业控制器。PLC和计算机一样,也是由中央处理器(CPU)、存储器(Memory)及输入/输出单元(I/O)三大部分组成的,但它又不同于一般的计算机,更适合工业控制。图4-38所示为PLC用于电动机控制。

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图4-38 PLC用于电动机控制

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