plc在工厂自动化中的应用

2014-3-22 14:18|编辑:电工学习网|查看:6720|评论: 0

plc自问世以来就与工厂自动化技术的发展密不可分，工厂自动化技术的发展促进了plc的革新，同时又给工厂自动化技术的发展提供了新的思路。
1. 工厂自动化结构
工厂自动化控制系统综合智能决策技术、信息处理技术、高可靠性通信技术、智能检测与处理技术，一般可分为三个层次，如附图所示，即企业资源规划（erp），制造执行系统（mes ）与过程控制系统（pcs）。企业资源规划层负责制定生产计划，协调安排生产资源；制造执行层负责实施生产管理与质量控制；过程控制层负责实现逻辑、闭环和过程控制等。生产过程借助于mes进行集成与协调控制，通过工厂的信息管理系统（pmis），产品规范管理系统（psms），物流管理系统，设备管理系统，实验室和化验室的信息管理系统，生产定单的管理系统以及详细的生产排程和生产运营记录系统，使得工厂的信息不仅具有很好的计划性，还能使计划得以实施，最终实现操作过程自动化，使生产更有序、更经济。
这种集管理与现场控制于一体的自动化系统具有如下优势：
（1）工厂规划管理层和现场设备间的透明性
通过对现场设备的实时监控，工厂的规划管理层能够很容易地获取现场信息，同时结合管理层的有关市场营销、仓储以及财务等方面的状况信息，可以及时作出决策，再通过计算机网络下达到现场控制层。
（2）分散型网络化生产系统
分散型网络化生产系统采用敏捷制造原理，通过工厂自动化系统，规划管理层所提供的广域网接口，可以很方便地将距离甚远的大型工厂的分公司组织在一起，实现异地决策、异地设计和异地生产。这样就可以通过自动化工厂信息集成对企业实现高效益的生产管理。
2. 工厂自动化系统中的 plc
linux是一个用c语言和汇编语言写成，plc自问世以来就与工厂自动化技术的发展密不可分，plc技术的每一次跃进就给工厂自动化技术的发展变革带来了新的思路，工厂自动化有了新的发展同样也促使plc技术的变革以适应其需求。传统的plc正是具有以下功能，才得以在工厂自动化领域大展拳脚。
(1)开关量的逻辑控制
开关量的逻辑控制是plc最基本、应用最广泛的功能。开关量逻辑控制是根据有关输入开关量的当前与历史的状况，产生所要求的开关量输出，使系统能按一定顺序工作，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。在开关量逻辑控制领域，至今还没有其它的控制器能够取代plc。
(2)模拟量的过程控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、流量、液位等称之为模拟量。模拟量过程控制一般是指对连续变化的模拟量的闭环控制。过程控制的目的就是根据有关模拟量的当前与历史的输入状况，产生所要求的模拟量或开关量的输出，使系统能够按照一定的要求进行工作。plc厂家一般都生产配套的a/d和d/a转换模块，使其plc可用于模拟量控制。
(3)运动控制
plc既可用于直线运动控制也可用于圆周运动控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量i/o模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电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调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大多数plc都有pid功能模块。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。
（5）数据处理与通信
随着信息技术的发展和市场经济的需要，仅以实现生产过程自动控制为目的的工厂自动化远不能满足要求。工厂企业正在加强企业现代化管理，以提高企业总的经济效益。这就要求工厂自动化在实现生产过程自动化的基础上，进一步实现管理的现代化，从而需要一种既能满足生产过程控制要求，又能集企业管理信息技术为一体的工厂自动化系统。这种需求促使了plc进行变革，现代plc已具有数据处理与信息控制、通信及联网功能，这使得plc在现代工厂自动化系统中的应用范围大大扩展。
1)数据处理与信息控制是指数据的采集、存储、变换、检索、传输等操作。随着技术的发展与进步，现代 plc 已具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、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。这些功能可以辅助实现工厂自动化系统监控层以及决策层的数据查询、决策参考等功能，是企业信息化的基础技术。
2)通信及联网：网络通信与远程控制是指对系统的远程部分的行为及其效果实施检测与控制。现代大型工厂自动化系统一般都是采用分散型结构，其决策、设计以及制造可能需要远程实现，plc的以太网通信功能正是满足了这种需求。plc不仅能实现以太网通信，同样可以实现与多种现场总线的通信，这使得plc可以横贯工厂自动化系统的三个层次，实现透明决策。

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