武新博
北方铜业股份有限公司垣曲冶炼厂 山西省运城市 044000
摘要：作为一种基于数字运算模式的电子控制系统，PLC技术随着多年的发展日趋成熟，现广泛应用于冶金、纺织、工业制造等领域，应用效果显著。PLC与集散控制系统（DCS）的结合使得系统功能结构向开放式结构发展，仪表技术更加趋于智能化、网络化方向升级。本文以PLC的应用为主题，通过分析其特点，对PLC在集散控制系统发挥的作用进行探讨，并指出其发展前景。
关键词：PLC技术；集散控制系统；应用与发展
前言：化学自动化技术的不断升级与优化，计算机集散控制理念开始进入自动化工程技术领域，并逐步拓宽其应用规模，涉及新的项目研究和技术创新项目。将PLC和集散控制系统的优势相互结合，创造出新的运算模式和设计思路，加强两者的应用效果，可谓是相辅相成。
1 PLC系统特点及作用概述
PLC系统中文全称为可编程序控制器（见图1），是一种在微处理器设计的基础上，以数字运算操作为核心的电子控制系统，此类技术的出现专门为工业领域发展服务，作为通用的工业控制装置，其发挥的作用对于工业发展来说至关重要。
PLC的应用可以从20世纪60年代初说起，其最初在美国上市，主要用作汽车制造领域的数字运算设备。到了80年代初，在计算机、网络、硬件环境等方面变化的背景下，硬件研发成本逐步降低，编程指令的的设计也更加普遍化，PLC 的应用范围也逐步扩大，涉足其他工业领域。就目前来说，PLC已经从简单的逻辑控制发展为较为成熟的连续、过程控制，涉及应用技术领域非常多，其中包含与现代化网络技术的结合、工业生产监控等，在序列、生产过程、以及设备控制方面实现了较高的应用成效，已经与机器人、CAD/CAM技术相并列，成为了自动化领域的三大支撑技术之一[1]，集成计算机技术、自动化控制技术和现代化通讯技术，成为实现车间、工厂自动化作业的核心控制设备。
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图1 PLC控制基本结构示意图
在应用过程中，PLC主要具备以下优势：
（1）具备较丰富的隔离式接口模块，可针对不同类型的工业现场信号，便于多种通讯网络的连接。
（2）具有较强抗干扰能力，可靠性高，主机的输入和输出电源是相互独立的状态，有效防止电源间的干扰，同时带有硬件故障排除和检测功能，对于设备故障的检测工作有较高的可靠性。
（3）PLC设备体积小，消耗较小功率，方便安装，属于即插即用类型，易于实现机电一体化体系建设。
（4）内部的控制程序可变，具有较强的通用性能，在确定所需硬件后，只需更改编制程序即可满足新工艺或新生产设备的新要求[2]。
（5）PLC设备通常采用梯形图语言，编程形象直观，有利于其在工业领域的推广。
（6）相比于传统类型的控制系统，PLC控制系统具有更加灵活的操作体验，开发成本也占有很大优势。
2 PLC在集散控制系统的作用分析
2.1 PLC与集散控制系统的结合
集散控制系统（DCS）也叫分布式控制系统、分散控制系统。分布式控制的基本操作围绕集中管理、分散控制两方面展开[3]。也就是说，工业生产中的自动控制工作和操作管理器的自动控制和管理过程处于相互分离的状态，各环节的自动化控制将由各控制站独立控制，具备独立性、分散性。这种基于计算机的分布式控制模式一方面将控制中心与各控制分割开来，实现独立运行，以此来保证设备故障能够控制在局部管理范围内，提高自动控制系统的安全性和可靠性的同时，降低故障带来的损失。除此之外，利用自动控制处理器，将生产工程中的技术、设备状态和检测数据进行实时传输，由中央控制系统完成对对整个自动控制过程的管理和调整工作。
现有的PLC控制具有较高弹性的储存容量、便于扩容、应用性能优越、成本消耗低，是中小型DCS操作站系统的首要理想辅助设备（见图2）。在PLC应用下的分布式控制系统能够将控制应用软件，也就是梯形图下载到PLC后，在PC计算机上对其进行编辑，实现现场数据采集、集散控制等操作。现场控制站是PLC控制在分布式控制系统充当的角色，主要任务是自动收集设备生产信息、工艺参数等数据，基于预设控制程序对大量数值进行计算，然后输出标准模拟信号（或开/关数字信号），驱动执行部件，同时将各类工艺参数及进行调整，辅助系统实现更高效率的自动化控制。与此同时，PLC控制能够通过PC端与操作站实时连通，收集各类数据，同时发出编程指令，实时调整自动控制方案，优化运行效果。
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图2 PLC集散智能控制系统工作示意图
2.2 未来发展趋势
目前来说，从技术发展层面看，PLC控制面临其他基于计算机控制设备以及开放式模块化架构控制系统的挑战，迫切需要更新和开发软硬件条件。面对性能更加优越的FCS、DCS控制系统，PLC的未来发展趋势更倾向于与两者并存，进行高度结合。这主要是由于：①企业在具备成熟的PLC控制设备条件下，再开发新一代的集散控制系统需要消耗更多精力和成本，而现有条件下的PLC和DCS的互相补充已经更够满足现阶段的工业生产控制需求[4]；②PLC目前的IO模块功能更加趋向于分散化和智能化，这与DCS系统的优势相关联，可以加以利用；③现有的PLC系统与DCS系统的现场总线技术相互贯通，形成开放型的功能结构，便于工业生产的监控拓展，节约成本。
由此可见，今后的PLC 系统将进一步朝智能化、集散化、开放化的方向升级，在集散控制系统中发挥的功能将更加灵活、多样化。
3 结束语
计算机工业分布式控制系统在PLC的加持下，将会变成更加成熟的工业控制系统，在数据模拟、布局设计和自动化控制方面取得明显的提升效果，在工业控制领域发挥着越来越重要的作用，给企业带来可观的经济和社会效益。集散控制系统中的PLC控制应用充分发挥了PLC的优势，给集散控制系统的配置、控制、编程以及调试等方面的性能带来有效辅助作用，提升了整个控制系统的稳定性和运行效率。
参考文献：
[1]崔起明,方明星,王亮敏,王秋旗.PLC、DCS、FCS三大控制系统基本特点与差异[J].自动化技术与应用,2013,32(03):91-93.
[2]王岩.浅谈PLC控制技术的特点和发展方向[J].兰州工业高等专科学校学报,2011,18(01):40-44.
[3]华容.PLC在集散控制系统中的作用及其发展趋势[J].电工技术杂志,2000(03):14-16.
[4]蒋方炎.PLC在工业集散控制系统中的应用[J].电子计算机与外部设备,2000(03):43-45.