工业控制装置中必不可少，可编程控制器有何作用

随着时代进步，可编程控制器逐渐进入人们的视野。此外，可编程控制器为我们的生活带来了诸多便捷。本文中，小编将对可编程控制器的基本应用予以讲解。

最初，可编程控制器主要用于开关量的逻辑控制。随着可编程控制器技术的进步，它的应用领域不断扩大。

如今，可编程控制器不仅用于开关量控制，还用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制系统进行监控;还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与管理。可编程控制器已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。

一、用于开关量控制

可编程控制器控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。

所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的;即时的、延时的;不需计数的，需要计数的;固定顺序的，随机工作的;等等，都可进行。

可编程控制器的硬件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。必要时，可编写多套，或多组程序，依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。

用可编程控制器进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。目前，可编程控制器首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。

二、用于模拟量控制

模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。

作为一种工业控制电子装置，可编程控制器若不能对这些量进行控制，那是一大不足。为此，各可编程控制器厂家都在这方面进行大量的开发。目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是小型机，也能进行这样的控制。

可编程控制器进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的 A/D、D/A 单元。它也是 I/O 单元，不过是特殊的 I/O 单元。

A/D 单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入可编程控制器。D/A 单元，是把可编程控制器的数字量转换成模拟量，再送给外电路。

作为一种特殊的 I/O 单元，它仍具有 I/O 电路抗干扰、内外电路隔离，与输入输出继电器(或内部继电器，它也是可编程控制器工作内存的一个区。可读写)交换信息等等特点。

这里的 A/D 中的 A，多为电流，或电压，也有为温度。D/A 中的 A，多为电压，或电流。电压、电流变化范围多为 0～5V，0～10V，4～20mA。有的还可处理正负值的。

这里的 D，小型机多为 8 位二进制数，中、大型多为 12 位二进制数。

A/D、D/A 有单路，也有多路。多路占的输入输出继电器多。

有了 A/D、D/A 单元，余下的处理都是数字量，这对有信息处理能力的可编程控制器并不难。中、大型可编程控制器处理能力更强，不仅可进行数字的加、减、乘、除，还可开方，插值，还可进行浮点运算。有的还有 PID 指令，可对偏差制量进行比例、微分、积分运算，进而产生相应的输出。计算机能算的它几乎都能算。

这样，用可编程控制器实现模拟量控制是完全可能的。控制的单位值可小到 212 分之一的测量程值，多数也是足够的。

可编程控制器进行模拟量控制，还有 A/D、D/A 组合在一起的单元，并可用 PID 或模糊控制算法实现控制，可得到很高的控制质量。

用可编程控制器进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时，开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如可编程控制器方便。

当然，若纯为模拟量的系统，用可编程控制器可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。

三、用于运动控制

实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有运动控制。如机床部件的位移，常以数字量表示。

运动控制，有效的办法是 NC，即数字控制技术。这是 50 年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及，并也很完善。目前，先进国家的金属切削机床，数控化的比率已超过 40%～80%，有的甚至更高。

可编程控制器也是基于计算机的技术，并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。

可编程控制器可接收计数脉冲，频率可高达几 k 到几十 k 赫兹。可用多种方式接收这脉冲，还可多路接收。有的可编程控制器还有脉冲输出功能，脉冲频率也可达几十 k。有了这两种功能，加上可编程控制器有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置(如环形分配器、功放、步进电机)，则完全可以依 NC 的原理实现种种控制。

高、中档的可编程控制器，还开发有 NC 单元，或运动单元，可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补，可控制曲线运动。所以，若可编程控制器配置了这种单元，则完全可以用 NC 的办法，进行数字量的控制。

新开发的运动单元，甚至还发行了 NC 技术的编程语言，为更好地用可编程控制器进行数字控制提供了方便。

四、用于数据采集

随着可编程控制器技术的发展，其数据存储区越来越大。如德维森公司的可编程控制器，其数据存储区(DM 区)可达到 9999 个字。这样庞大的数据存储区，可以存储大量数据。

数据采集可以用计数器，累计记录采集到的脉冲数，并定时地转存到 DM 区中去。

数据采集也可用 A/D 单元，当模拟量转换成数字量后，再定时地转存到 DM 区中去。

可编程控制器还可配置上小型打印机，定期把 DM 区的数据打出来。

可编程控制器也可与计算机通讯，由计算机把 DM 区的数据读出，并由计算机再对这些数据作处理。这时，可编程控制器即成为计算机的数据终端。

电力用户曾使用可编程控制器，用以实时记录用户用电情况，以实现不同用电时间、不同计价的收费办法，鼓励用户在用电低谷时多用电，达到合理用电与节约用电的目的。

五、用于信号监控

可编程控制器自检信号很多，内部器件也很多，多数使用者未充分发挥其作用。

其实，完全可利用它进行可编程控制器自身工作的监控，或对控制对象进行监控。

这里介绍一种用可编程控制器定时器作看门狗，对控制对象工作情况进行监控的思路。

如用可编程控制器控制某运动部件动作，看施加控制后动作进行了没有，可用看门狗办法实现监控。具体作法是在施加控制的同时，令看门狗定时器计时。如在规定的时间内动作完成，即定时器未超过警戒值的情况下，已收到动作完成信号，则说明控制对象工作正常，无需报警。

若超时，说明不正常，可作相应处理。

如果控制对象的各重要控制环节，都用这样一些看门狗"看"着，那系统的工作将了如指掌，出现了问题，卡在什么环节上也很好查找。

还有其它一些监控工作可做。对一个复杂的控制系统，特别是自动控制系统，监控以至进一步能自诊断是非常必要的。它可减少系统的故障，出了故障也好查找，可提高累计平均无故障运行时间，降低故障修复时间，提高系统的可靠性。

六、用于联网、通讯

可编程控制器联网、通讯能力很强，不断有新的联网的结构推出。

可编程控制器可与个人计算机相连接进行通讯，可用计算机参与编程及对可编程控制器进行控制的管理，使可编程控制器用起来更方便。

为了充分发挥计算机的作用，可实行一台计算机控制与管理多台可编程控制器，多的可达 32 台。也可一台可编程控制器与两台或更多的计算机通讯，交换信息，以实现多地对可编程控制器控制系统的监控。

可编程控制器与可编程控制器也可通讯。可一对一可编程控制器通讯。可几个可编程控制器通讯。可多到几十、几百。

可编程控制器与智能仪表、智能执行装置(如变频器)，也可联网通讯，交换数据，相互操作。

可联接成远程控制系统，系统范围面可大到 10 公里或更大。

可组成局部网，不仅可编程控制器，而且高档计算机、各种智能装置也都可进网。可用总线网，也可用环形网。网还可套网。网与网还可桥接。联网可把成千上万的可编程控制器、计算机、智能装置组织在一个网中。

网间的结点可直接或间接地通讯、交换信息。

联网、通讯，正适应了当今计算机集成制造系统(CIMS)及智能化工厂发展的需要。它可使工业控制从点(Point)、到线((Line)再到面(Aero)，使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个整体，进而可创造更高的效益。这个无限美好的前景，已越来越清楚地展现在我们这一代人的面前。

以上几点应用是着重从质上讲的。从量上讲，可编程控制器有大、有小。所以，它的控制范围也可大、可小。小的只控制一个设备，甚至一个部件，一个站点;大的可控制多台设备，一条生产线，以至于整个工厂。可以说，工业控制的大小场合，都离不开可编程控制器。

一般讲，工业生产过程可分为两种类型;连续型生产过程(如化学工业)及非连续型，即离散型生产过程(如机械制造业)。前者生产对象是连续的，分不出件的;后者为离散的，一件件的。由于可编程控制器有上述几个方面的应用，而且，控制的规模又可大、可小，所以，这两种类型的生产过程都有其用武之地。

事实上，可编程控制器已广泛应用于工业生产的各个领域。从行业看，冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等等，几乎没有不用到它的。不仅工业生产用它，一些非工业过程，如楼宇自动化、电梯控制也用到它。农业的大棚环境参数调控，水利灌溉也用到它。

可编程控制器能有上述几个范围广泛的应用，是可编程控制器自身特点决定的，也是可编程控制器技术不断完善的结果。

审核编辑 黄昊宇