试论工业自动化的发展与PLC技术的应用

试论工业自动化的发展与PLC技术的应用

高博

山东睿鹰先锋制药有限公司高博

摘要：工业电气设备主要是按照企业配电室以及电机控制情况进行管理的基础设施。一般来说，在一个工业生产企业的管理中，电气管理配件十分复杂，无论是数量还是规模都有着严格的要求，这也给企业管理提出新要求。可编程序控制器PLC一方面可以进行调节模拟量，另一方面还可以控制开关量，使用方便，有品种小、重量轻等特点。随着科技的不断发展，PLC自动控制系统将越来越广泛的应用到工业生产领域，本文将首先对于工业自动化的发展和特点展开分析，然后对PLC系统在制药工业、化工业的应用和未来发展展开详细探讨。

关键词：工业自动化；PLC技术；制药；化工；稳定性引言工业电气自动化发展是实现现代化工业发展进程的关键，是现代工业领域最为突出的标志。可以这么说，现代工业在某种程度上都是由电气自动化决定的，电气自动化的应用是实现工业发展的基石。在整个社会经济发侯瓒中，没有电气自动化技术的全面、深入配合，也就不存在现代工作发展流程，且无法达到高速、持续发展的社会状态。随着技术的不断完善，以数字运算操作电子系统及计算机技术为基础的可编程控制器，将在制药工业、化工业的自动化控制系统中将得到广泛应用。

与此同时，PLC自动控制技术也将随之走向成熟。

1.工业自动化概论1.1工业电气自动化的发展随着社会的发展经济的增长，电气自动化的发展趋势越来越迅猛许多工厂将产品需人工完成的或因环境危险工人无法完成的部分用机器进行替代，工业的电气自动化节约成本节约时间从一定程度上提高了工作效率，为企业谋取了更多的利润规在许多学校也跟上了时代的潮流开设了电气自动化这个专业，为企业为国家培养更多的电气自动化人才资料显示，电气自动化这个专业从20世纪50年代开始在我国出现并发展，专业名称为工业企业电气自动化。近几年，虽然国家对该专业做了几次大规模的调整，但由于其专业面宽，适用性广，一直到现在仍然焕发着勃勃生机。根据教育部的安排，它属于工科电气信息类，新名称为电气工程及其自动化或自动化。随着时代的发展以及现代电子的高速发展，电子信息技术的迅猛发展，生产领域中已经较为普遍地应用了现代工业电气自动化这个社会越来越需要电器自动化有关方面的人才因此我们估计电气自动化这个专业的发展趋势仍然呈上升趋势。

1.2工业电气自动化特点一般来说，工业电气设备的信息处理工作中，一旦配件受到损坏，维修工作必然十分庞大和复杂，这不仅造成企业生产受损，还给设备的使用寿命、功能发挥造成威胁。而采用工业电气自动化管理系统，企业电气设备的维修次数、维修成都都大大降低，操作误差和停运频率也明显减少。通常情况下，人们都想让电气设备保持长期稳定、健康的运行，且需要维持在一种稳定、科学的管理系统下，但是如果我们采用其他热工系统进行管理，必然会导致各种不良后果的发生，下次操作运行必然需要花费大量的时间才能保证设备的正常运转。在这种情况下，要想采用电气自动化管理系统，只需要保证相关配件配置达到正常运行水平，保证设备在最短时间内能够得到控制就足够了。电气设备在应用中需要根据自身特点，在构建系统结构的时候保证运行正常，还要确保信息数据输入的准确性和有效性，同时在工作中需要提出相应应急措施，以保证工业电气自动化系统运行正常。

2.PLC的原理PLC自动控制系统其输出口可以和电磁阀、继电器、接触器等直接连接，输入口则可以连接现场的各类传感器和开关。

由于PLC有很强的抗干扰能力，所以应用十分的广泛。无论是从最开始的开关量的控制，还是到后来数据的监控与采集、模拟量的控制、通讯联网以及智能化集散型的控制等等，PLC都可以现场采集数据进行实时工作，PLC通过与可编程终端（显示频）配合来保存信息，能够直观的显示数据，便捷的控制设备的各种参数，及时的取得各种信息。PLC的应用，实现了设备的自动化、信息化和智能化。PLC还具备联网通讯，将PLC分布在控制的各个现场，以可以实现站与站之间的交流，实现集中管理。另外，鉴于PLC的使用灵活、便捷，当调整其所控制的设备中的工艺参数时，只需要编程器重新修改程序就可以满足新的控制要求。PLC内部构造主体是可编程的存储器，用于接收用户的操作命令和执行逻辑运算，计数，计时，顺序控制和算术运算等，然后通过输入和输出数字指令，控制生产过程中各类型机械的工作，并将生产过程中相关外围设备统一，形成一个整体，从而达到集中管理控的目的。PLC主要应用于工业控制领域，其实质是电子计算机，因此，PLC内部有存储器、CPU、电源和用于数据传输的接口、数据总线等等。

3.PLC在工业电气自动化中的应用3.1电气在开关量控制方面的应用PLC的本质主要是将虚拟继电器代替机械继电器，工作人员可以忽略虚拟继电器的反应时间。例如，在断路器控制的过程中，一般的断路器主要使用继电器进行应用控制，这样的控制方式存在反应慢和控制不及时的特点，应用PLC进行控制，则可以忽略反应时间，并及时进行断路控制。其主要的特点就在于反应迅速、可靠性较高。

3.2PLC控制系统配置分析PLC控制系统装置主要包括以下几点。第一，电源模板。

电源模板主要是将外部电源和内部工作电压进行控制。第二，中央处理单元。中央管理主要是对PLC进行主要控制，它起着非常重要的运算和控制作用。第三，输入和输出接口。输入板块和相关接口模块、模拟量接口模块。在进行工业控制的过程中。工作人员经常会遇到持续变化的物理量，如电压、功率、速度、温度、压力、流量等。这些物理量都可以通过采集并发送到PLC当中进行转换和接收数据。第四，接口模板。接口模板主要是指对机架进行接口模板。第五，底板。底板主要是对所有模板机械进行固定，并对模板之间进行用电连接的后面板。

4.PLC自动控制技术在制药业的应用制药业中由于产工艺流程以及车间工艺的控制需要，可以用PLC可编程控制器来编写与之相对应的程序，来实现智能控制生产流程的各个环节。

第一，在制胚的时候，PLC技术用来控制炮筒、注塑机模具的运行调节和分配模具主流道以及分流道的温度。还用来控制机械手取胚的前后运行，从而将完成好的瓶胚从模具中取出，以实现全自动化的制胚、取胚操作。

第二，在吹瓶的时候，PLC技术可用来实现瓶胚自动上轨道，瓶胚自动上吊环以及焊接吊环等，同时还可以用来控制在灯箱内加热的瓶胚，将瓶胚加热后再传动到模具内进行吹瓶。

第三，在配药的时候，PLC技术可以用来按照药方控制配药机十分准确进行自动取杯、发药、封装药杯的过程。当前实际运用中参数表和模块化编程技术非常的广泛，PLC有着非常简化的初始化过程，这样就稳定可靠的提高了程序的运行和生产效率。

第四，在灌装的时候，PLC与触摸屏的连接，更加方便了人与计算机的交互，从而显示和设定洗灌封机组所监视的各种实时参数，而PLC技术还可以用来对这个全程进行严密的控制。

比如PLC技术可以在自动恒压罐中恒定控制灌装液位，传感器可以全程闭环控制灌装生产过程中的液位、压力、温度。

第五，在灭菌的时候，能体现自动控制的最大优点，一般采用的是水浴式湿热灭菌的灭菌方式。由于灭菌柜的体积较大，对于大容量注射剂来说，灭菌效果直接影响到用药的安全性。

体积较大的灭菌柜，外围有比较多的控制信号。此时，可以用PLC技术发挥优势来扩展模块，还可以将外部模拟型号经A/D转换器转换为数字信号，最后经过PLC的逻辑计算来有效的控制、测定灭菌的程序和过程的曲线。用PLC控制系统来控制的灭菌柜，有着十分简单的编程，并且通用性很强，测定的曲线准确度也非常高，系统也很稳定。

第六，在检漏的时候，PLC技术可以利用光电感应开关发出的光源信号来检测通过的瓶子，还可以利用PLC的输出模块控制执行机构施加一定程度的压力给通过的瓶子，从而对不合格品全部剔除。

第七，在药品包装的时候，传统工艺生产对来说其控制精度比较差，劳动强度很大，速度也很慢。目前采用PLC作为控制核心的自动化包装设备，在进风排风设备、蠕动电机等方面的自动控制技术应用均实现了全封闭操作，运行过程当中既安全又十分洁净，而且还效果很好。

最后得出的结论：连续控制监测重要的参数需要PLC系统；可以更加方便的让操作人员在与PLC连接的触摸屏上观察到各种数据，同时还可以有效的实时控制和处理进程；具有很高的可靠性，其操作的准确度也很高；具有良好的安全性。

5.PLC技术在化工工业的应用目前，PLC国内外都有着广泛的应用，在现代的工业控制过程中，PLC已成主要的手段和最重要的控制装置之一。并且PLC还有着巨大的市场潜力，根据调查显示，即使日本这种工业发达的国家，PLC相关的控制系统所占的比例也只有42%左右。

在化工工业中PLC的应用也相当广泛。根据化工生产的危险性高，生产中连续性强，生产过程中对温度、压力、液位、流量等条件要求高的控制特点，控制系统必须有较高的可控性和稳定性。采用PLC控制方式的控制系统可以满足化工生产中的上述严格的要求。所以，在化工生产中采用PLC控制的控制系统是很有必要的。并且，如何提高PLC控制系统的运行稳定性也是设计PLC控制系统的关键问题。

6.如何提高PLC控制系统的稳定性对PLC控制系统进行优化设计，需要考虑两个方面的内容：系统设计需求；未来发展的需要。对PLC进行优化设计时，需要从PLC的控制功能、物理结构、编程方式、指令、响应时间以及存储量等多个角度进行考虑。

PLC内部结构及其外部的电路设施基本都是由半导体电路组成，而这些器件的可靠性及其寿命往往受到温度、湿度等变化的影响，所以，PLC控制装置的安装使用对周围环境条件也有较高的要求。一般而言，比较适宜安装在温度为0～55℃的环境中，湿度要保持在35%～80%。另外，安装过程中，尽量避免灰尘、导电性粉末以及腐蚀性气体等，因为这些有害的成分积累过多时会导致PLC及外部电路的不良反应。例如，混入的导电性粉末能导致电路绝缘性能变差，也可能会引发短路等。

因此，PLC控制系统应该设计成一个密闭的形式，还可以在其中加入一定的高压洁净空气，这样可以充分的避免外界的干扰性气体等进入到PLC的控制柜内。另外，PLC的安装使用还会受到其它冲击和振动的影响，如果超过一定的限度，就可能会对PLC电气元器件造成损坏或者产生其它误动作。所以，要尽量避免振动和冲击。

7.工业电气自动化发展趋势研究目前，我们在工业电气自动化利用中通常都是按照现代工业要求进行研究的，以节约资源、降低成本费用，来获得更好的社会、经济效益。大力发展电气传动自动化技术，可以将我国的电气化使用提高到一定的水平，缩短与世界大国的发展距离，实现自主研发，对国民经济的发展起着十分重要的作用。

规范我国电气传动自动化技术方面的标准，实现规模化、规范化生产。工业电气自动化的发展趋势就是现代分布式、开放式的信息化。分布式的结构可以保证网络中建立起独立的网络，以实现危险分散，促进系统的正常运行；开放化就是要将系统与外界联系，实现各方的网络连接，提高信息的处理能力；而信息化就是实现设备与网络技术结合，实现网络自动化和管控一体化。

结语综上所述，将工业自动化系统应用到制药工业和化工业，将有效的提升设备的工作效率，并有效节约能源。近年来，随着人们对其研究不断深入，工业电气自动化系统的发展呈现出了开放式的信息化、现代分布式的趋势。PLC的广泛应用，推动了化工工业的迅速发展，特别在制药工业和化工工业上，强调了生产设备的安全性、自动化的生产线以及如何减少原位操作的误差。只有在实际生产中，不断结合各个生产环节中潜在的不利因素，采取具体的解决措施，才能使PLC更安全、运行更可靠。

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