基于PLC的自動化控制系統的配置及組態分析

單長坤

（青島科技大學，山東　青島　261500）

基于PLC的自動化控制系統的配置及組態分析

單長坤

（青島科技大學，山東青島261500）

自動化控制系統是科學發展中出現可部分代替人類思維反復進行較為復雜操作的控制系統。其在提高生產效率，節省物力、人力等方面的消耗都起著重要作用。本文分析了基于PLC自動化控制系統的配置及組態，為改進系統提供相關思路。

PLC；自動化控制系統；配置組態

自動化是人類科學發展過程中產生的可解放勞動力，提高效率的重要研究方向。自動化控制系統成為世界各國科學界投入最多人力、物力進行研發的項目之一，它也標志著一個國家的科學發展水平。

PLC被稱為可編程控制編輯器，具有可靠性高、抗干擾能力強的特點，成為企業主要的工業自動化控制的選擇。

1 PLC的工作原理

1.1PLC的組成

PLC對于自動化控制系統而言，相當于大腦在人體中發揮的作用。它指揮著其它部分按照編好的程序進行工作。與計算機相比，PLC的程序略顯簡單，無法勝任如計算機控制一般的復雜工作，但它仍可以在較為復雜的環境中進行工作，發揮其作用。PLC的組成和計算機類似，包括：電源、CPU、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等。

此外，PLC還包括了編程的部分。人們可在編程設備上進行程序的編輯和調試，也實時掌握PLC的參數，評估目前的狀態。PLC為用戶提供平臺，用戶可在上面分享編程的成果，實現多機聯動操作，提高效率。而編程軟件也是當前最熱門的研發熱點，需要大量人才，前景廣闊。

1.2PLC的工作流程

在整個系統中，CPU的作用是監督整個PLC的工作流程，一旦發生錯誤，CPU可立即發現，并向人發出相應的信號。只有在供電的情況下，PLC才能不斷地循環工作。流程如下：

啟動電源，對PLC進行初始化操作。之后，PLC開始對自身進行周期性的診斷。對其電源、電路、程序等部分進行檢查，確保其使用正常。

在連接好其他設備后，實現PLC與它們之間的信息交互，確認各部分之間連接通暢，都可以正常工作。此時，PLC可進入工作程序，并對獲得的結果進行保存。

對所得結果進行處理。期間，PLC必須處于循環掃描狀態，直至結果處理完成才能關閉。

2 基于PLC的自動化控制系統的配置研究

2.1PLC自動化控制系統的配置原則

想要配置好整個PLC自動化控制系統，必須按照從整體到局部的原則進行。完成后，重復修改調整是必要的，有時也需對其進行更新，完善配置，直到用戶滿意。具體來講是：

（1）繼承和持續發展原則：PLC自動化控制系統的投入使用已有數年時間，實踐中的反饋出的問題都可以成為實驗改進的參考。借鑒前人在同類產品中的設計思路，使配置能夠適用于之后的同種類型產品。例如，檢測水質量的PLC自動化控制系統，可以應用到污水處理，水質監測等方面。在這幾個應用中可采用同一個PLC自動化控制系統，不必重新開發。這樣既吸取了前人的經驗，又對其進行了完善和創新，節省許多人力、物力，利于其發展。

（2）完整性原則：PLC是整個自動化控制系統中的最重要部分，因此在設計它的過程中，不僅要考慮其本身，而要從整體出發，包括除PLC之外的其他組成部分，甚至備份的部分，使之能夠成為協調運行的完整體系。

（3）經濟性原則：PLC自動化控制系統是實際中應用廣泛的系統，有著很大的市場前景和空間。因此，需要設計者從經濟和實用的角度出發，盡可能的降低研發成本和運行成本，使其能夠更為廣泛地應用到實際生產生活當中。但在研發過程中，必不可少地還是要進行實物測試，確保不存在錯誤和疏漏。

2.2PLC自動化控制系統的配置方法

根據既有公式，首先，設計者可對PLC自動化控制系統的輸入點和輸出點進行計算。其次，模塊是設計者需要分析并設計的部分。電壓是影響輸入工作的重要因素，直流電和交流電必須辨明，電壓信號的穩定性，是否具備所要求的間隔條件都是在配置之前就需要了解清楚的。

而對于輸出點而言，需要在確定半導體，繼電器等的輸出模式后，再確定其輸出模式。通信是PLC自動化控制系統的十分重要的一環，它涉及到了不同地理位置的裝置。一旦通信中的一個環節發生錯誤，可能會導致信息的缺失不完整，自動化控制出現錯誤。如不及時發現并修正，可能會造成很大的損失。因此，保持通訊信息的及時性和準確性是整個自動化過程成功的關鍵。

目前，PLC的通訊是通過網絡平臺進行的，它通過不同的網絡層之間的信息交互，實現全系統的信息聯通。

2.3公用PLC自動化控制系統的具體配置

PLC公共使用也占其應用的一個部分。和小范圍內的使用不同，公用的PLC自動化控制系統通常會面臨安裝范圍大，成本上升等問題。

以節省成本和確保系統穩定性為前提，公用PLC自動化控制系統可以配置兩個遠程終端柜以及兩個操作平臺，這樣優化了電路設計，減少了拉線和其他設備的數量，不但實現了費用上的節省，同時也減少了故障發生的可能性，為維修人員的檢查和維修提供了方便。

3 基于PLC的自動化控制系統的組態分析

3.1組態的基本內容

組態實際上是一種模擬過程，當技術人員安裝好PLC后，需要對其重新設置，并修改其模塊化參數。根據客戶的需求，對配制好的系統進行修改，也是PLC自動化控制系統設計者的重要工作。

在PLC自動化控制系統中，機架部分要進行主機架和擴展機架的組態，而機架是需要按照一定的規范進行配置的，電源、中央處理器、接口模塊的安裝槽位都必須符合規定。對于主機架而言，組態過程的配置是要根據分布來進行的，不容許隨機更改。與主機架的要求不同，擴展機架就按照網絡的組態配置進行分析。確定擴展機架的位置后，對其進行安裝，并添加模塊。

3.2模塊組態的參數分析

模塊組態分析是組態分析中關鍵所在，其中所包含的參數需要多次重復測量和標定。為方便之后的分析，其中的各項參數要在循環模擬中進行反復測定，以確保其準確性。標定參數可根據之前測得的的數據結果，最后針對這些數據進行分析，并指導系統的修改。

用戶可在PLC中設置過濾時間，那么中央處理器就可在工作前獲得相應的參數，并采樣取得平均值；若沒有設置過濾時間，則用戶在訪問系統時獲得的就是當前輸入的參數值。過濾時間設置與否應當提前考慮并進行設置。

4 結語

PLC自動化控制系統的使用已深入到許多行業當中，憑借其較高的靈活性和穩定性發揮著不可替代的作用。

本文也提出了目前PLC自動化控制系統在配置和組態方面存在的一些問題，并提出了相關的意見。PLC自動化控制系統必定會在不斷完善中應用到更多行業當中，成為其他行業發展的助力。

［1］ 何富其.基于PLC自動化控制系統的配置及組態分析［J］.制造業自動化，2011，06:64～66.

［2］ 趙晶.基于PLC自動化控制系統的通信技術研究［D］.東北大學，2012:42～45.

［3］ 袁傳信.PLC自動化控制系統優化設計探究［J］.赤峰學院學報（自然科學版），2015，01:58～59.

［4］ 閆怡璇.基于PLC的模擬控制系統的研究與應用設計［D］.西華大學，2012:46.

（P-01）

Confi guration and analysis of PLC-based automatic control system

TPZ73

1009-797X（2016）10-0085-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.10.033

單長坤（1982-），男，研究生（在讀），研究方向為控制工程。

2016-04-11