基于PLC的工業控制系統的設計與實現

摘 要：隨著科學技術水平的提升，工業控制技術也在不斷創新與發展，目前在工業控制系統中應用最廣泛的技術為PLC，PLC技術有著諸多的優點，因此，能夠滿足工業控制系統的需求。文章將分析PLC技術的概況，并介紹基于PLC的工業控制系統的設計與實現。

關鍵詞：PLC技術；工業控制系統；設計與實現

引言

目前，隨著社會的發展，工業得到了快速的發展，工業控制系統積極運用先進的技術，其中PLC技術完善了其控制系統，保證了工業的可持續生產，提升了其自動化的進程，控制了生產風險。文章將研究基于PLC技術的工業控制系統的設計與實現。

1 PLC技術的概況

工業控制技術主要是通過對先進的信息技術的應用，從而實現工業生產的高質量、低消耗與安全性等，PLC技術屬于工業控制技術中的一種，PLC的基礎為計算機技術，核心為微處理器，優點如下：安全性較高、適用性較強、易學易用易建造、便于維護、輕體重、小體積、低能耗等[1]。

2 基于PLC的工業控制系統的設計

工業控制系統包括硬件模塊與軟件設計，其中軟件設計是最為關鍵的環節，軟件設計對整個系統的數據進行處理、顯示其狀態、存儲其參數等，主要包括PLC程序，主控、界面與動畫PC程序等。

2.1 PLC程序的設計

PLC程序的設計將實現對生產線上執行活動的全過程的負責，主要內容為采集數據、控制順序、處理數據等。PLC的內部結構包括CPU模塊、內部存儲器、電源模塊與輸入、輸出單元等。在其內部結構中最為核心的是CPU模塊，對整個程序有著重要的作用，將對用戶的數據與程序等進行存儲，對現場輸入裝置傳遞的狀態、數據等進行采集，對PLC內部的電路、電源等進行診斷。內部存儲器是一種半導體電路，其最為突出的特點便是具有記憶功能，內部存儲器分為兩種：一種為系統程序存儲器，主要存儲的為系統程序，如：管理程序、解釋編譯程序與監控程序等；另一種為用戶存儲器。電源模塊為PLC各個模塊提供工作電源。

PLC程序的設計原則為：其一，科學性，對于被控對象的控制要求要做到最大限度的滿足，因此，在其設計時，要對現場進行仔細的研究與考察，通過搜集的資料，根據機械與電氣設備等，制定全面的控制方案。其二，經濟性，工業控制系統要具有經濟性，才能通過控制保證其質量，提升其效益，同時其系統的便捷性將易于其維護。其三，安全性，控制系統的安全性是必要的。其四，適用性，控制系統要根據工業的需求與技術的更新，進行適當的改進，因此，PLC要具有適應性。PLC程序的設計內容為：對用戶的輸入設備、輸出設備、控制對象進行選擇，如：文本顯示器、控制按鈕、傳感器、繼電器與電機等；對PLC進行選擇，要保證其正確性，包括機型、容量、電源模塊等；對控制程序進行設計，包括控制系統流程圖、PLC梯形圖，其中最為關鍵的是控制程序，它關系著系統的安全性、可靠性，對程序設計要進行反復的修改、調試，從而保證其滿足設計的需求。

PLC程序的控制模式要根據生產線的實際情況進行設計，其設備有自動、手動與半自動的控制操作，因此PLC程序的控制模式也要具備相應的三種控制模式，即：自動、手動、半自動控制模式。自動模式是指當生產線保持在自動狀態之際，PLC程序將進入到自動模式，通過遠程主控PC實現控制；手動模式是指當生產線保持在調試狀態之際，PLC程序將進入到手動模式，通過文本顯示器控制實現控制；半自動模式是指生產線保持在調試狀態之際，PLC程序將進入到半自動模式，通過半自動動作實現控制[2]。

2.2 主控PC程序的設計

在控制系統中主控PC是重要的設計環節，主控PC有效的結合了PLC、界面與動畫PC。設計主控PC程序的思路，首先考慮的是程序的整體設計，主要是由于其設計具有復雜性與繁瑣性，同時其工作量較大，其整體設計要保證其合理性、功能性，其設計方法選用的是現代的、經典的程序設計方法，根據生產性的實際需求，由此規劃其功能，明確與其他設備的關系；將程序模塊進行劃分，并保證每個模塊具有獨立的功能；將程序模塊進行調試，促進其功能的充分發揮；將程序模塊進行綜合研究，提升程序的綜合性能，使其發揮最大的作用。

主控PC程序主要包括PLC通訊模塊、PC間通訊模塊與數據庫模塊，將實現主控PC與PLC二者間的數據傳輸與控制命令的傳遞；主控PC也將實現與界面、動畫PC間的數據傳輸與控制命令傳遞；同時也將實現主控PC對內部數據的存儲與命令的收發等。

2.3 界面與動畫PC程序的設計

在生產線控制系統中界面PC是其操作平臺，將用戶界面與狀態反饋給操作人員，從而通過操作人員、界面PC實現對生產線的控制；在生產線控制系統中動畫PC是其模擬平臺，將對生產線的實時生產狀態進行模擬，其形式為動畫。

3 基于PLC的工業控制系統的實現

基于PLC的工業控制系統的實現要對其各個模塊進行調試，再通過在線測試、驗收等，從而保證其滿足生產線的需求。模塊調試主要是對PLC與其他硬件設備進行調試，主要是由于硬件設備極易受到外界因素的影響，通過調整將降低外界因素對其影響。同時要對生產線控制系統進行初始化，主要步驟有設備復位、設備自檢，在其完成后，便可以進行正式運行，操作人員通過對界面PC的操作，將實現對生產線的控制[3]。

4 結束語

綜上所述，在現代化的工業作業中，PLC程序得到了廣泛的應用，從而進一步促進了工作控制系統的自動化與現代化，文章介紹了PLC技術的概況，并分析了基于PLC的工業控制系統設計與實現，相信，工業控制系統將得到進一步的發展。

參考文獻

[1]張敏菊.基于PLC的工業控制實驗系統的研究[D].南京理工大學，2011.

[2]譚威.基于PLC的工業控制系統的設計與實現[D].華中科技大學，2013.

[3]王洪猛，謝建君，曾云，等.基于PLC的過程控制系統設計與實現[J].自動化技術與應用，2012，7（03）：71-72.