基于PLC的自動化控制系統(tǒng)的配置與組態(tài)研究

黃榮坤（安徽東風機電科技股份有限公司，安徽合肥231202）

基于PLC的自動化控制系統(tǒng)的配置與組態(tài)研究

黃榮坤（安徽東風機電科技股份有限公司，安徽合肥231202）

隨著科技的快速發(fā)展，我國的自動化控制水平也在逐步提高，多種控制技術(shù)也層出不窮。PLC自動化控制系統(tǒng)不僅提高了機械維修和養(yǎng)護的效率，同時也減少了人員、資源和資金的浪費。可編程的控制系統(tǒng)應(yīng)用了PLC技術(shù)之后，具有適應(yīng)性強、可靠性高和功能完善的特性。為此，本文就PLC自動化控制系統(tǒng)的配置及組態(tài)進行了研究。

PLC；自動化控制系統(tǒng)；配置

引言

自動化是人類在科學發(fā)展領(lǐng)域中著重追求的一項技術(shù)，隨著社會的進步，人們對自動化控制系統(tǒng)的研究越來越深入，并且要求也越來越高。自動化控制系統(tǒng)可以劃分為執(zhí)行端和控制端，兩者都由系統(tǒng)中的計算機來實現(xiàn)，其中，控制端和外界端口共同來控制系統(tǒng)，執(zhí)行端通過光通信的互動連接得以實現(xiàn)。

1 PLC的原理

1.1 PLC的組成部分

PLC是可編程控制的簡稱，控制技術(shù)和繼電器技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了PLC，其屬于一種微型的處理器，用來對編程進行控制的儀器，是工廠控制的終端系統(tǒng)。PLC在自動控制系統(tǒng)中的運用相當于大腦對人產(chǎn)生的作用一樣，負責引領(lǐng)其他部分嚴格按照編程好的程序開展工作，圖1為可編程的組成示意圖。PLC和計算機的組成部分極其相似，主要由處理器、存儲設(shè)備、電源和接口組成。但PLC的程序比計算機的要簡單很多，然而其同樣也可以在復雜的環(huán)境中運行工作。PLC系統(tǒng)中的編程軟件不僅可以用來調(diào)試設(shè)備還能編寫程序，隨時了解PLC的參數(shù)，對當前狀態(tài)進行評估［1］。近幾年來，編程軟件成為社會廣泛關(guān)注的熱點，PLC為人們提供了平臺，只需要將計算機和PLC連接起來，就能共享編程成果和實現(xiàn)系統(tǒng)仿真。

圖1 可編程的組成示意圖

1.2 PLC的工作流程

PLC的整個工作流程 （見圖2）是在CPU的監(jiān)控下完成的，一旦出現(xiàn)任何問題，PLC就會發(fā)現(xiàn)并且發(fā)出相應(yīng)的警示，只有保證供電的情況下，才能可循環(huán)的完成系統(tǒng)內(nèi)部的業(yè)務(wù)。PLC的工作流程如下：

（1）在PLC初始化階段，需要對所有內(nèi)部繼電器和定時器進行清零操作和復位處理，PLC本身就具備自我診斷功能，會利用自我診斷程序定期的對電源和電路等查看是否存在語法錯誤問題；

（2）在PLC掃面階段，主要通過檢查PLC和其他設(shè)備的設(shè)備信息和連接狀態(tài)來保證設(shè)備間順利的進行每個設(shè)備間信息傳遞，在所有設(shè)備間的連接狀態(tài)和信息都檢查完畢以后，PLC會自動以掃描的方式開始執(zhí)行程序中的語句命令，并且保存執(zhí)行結(jié)果；

（3）在信息的輸出、輸入方面，PLC會將程序執(zhí)行的最終結(jié)果傳送到相應(yīng)的映像區(qū)和外部的被控設(shè)備。在上述過程中，PLC需要不間斷的掃描，直到機器進入停止休眠狀態(tài)［2］。

圖2 PLC自動化控制系統(tǒng)在水處理廠污水處理工藝流程圖

2 PLC自動化控制系統(tǒng)的組態(tài)研究

2.1 基本內(nèi)容

PLC自動化控制系統(tǒng)的模擬過程是組態(tài)，主要用來修改PLC自動控制系統(tǒng)的方案，在技術(shù)人員對PLC進行安裝后，需要根據(jù)用戶發(fā)出的信息需求對配置完整的系統(tǒng)進行重新配置，修改其模塊參數(shù)。在PLC自動化控制系統(tǒng)中，機架主要分為擴展機架和主機架的組態(tài)。在組態(tài)過程中，主機架的配置要嚴格按照它的分布進行處理，不能隨意的更改信息；擴展機架需按網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)配置進行，接口模塊、電源、中央處理器的安裝位置都要符合標準，確定擴展機架位置以后，需要增加模塊進行安裝［3］。PLC控制系統(tǒng)如圖3。

圖3 PLC控制系統(tǒng)

2.2 參數(shù)分析

組態(tài)的匹配、機架的安排號和模塊名稱都和模塊組態(tài)的參數(shù)息息相關(guān)，在組態(tài)分析中最重要的就是對模塊組態(tài)的分析，需要不斷地對參數(shù)進行測量。其中的每項參數(shù)都要進行模擬實驗，反復的測定確保其準確性。可以通過以前測量得出的數(shù)據(jù)結(jié)果來標定最終的參數(shù)，最后對這些數(shù)據(jù)進行分析修改。偏移數(shù)值、信號類型和過濾時間都是通過輸出端口傳輸、模擬信號的輸入和標定的。為了能通過一定的比例使模塊實現(xiàn)其器件上、下的銜接轉(zhuǎn)換，需要設(shè)定相應(yīng)的過度時間來保證處理器以掃描的方式獲取相應(yīng)的輸出、輸入值，并且求得平均數(shù)。

3 PLC的自動化控制系統(tǒng)的配置

3.1 PLC系統(tǒng)的配置原則

從粗到細、從整體到局部是PLC自動控制系統(tǒng)所遵循的基本原則，在完成某一配置操作之后，需要不斷重復操作并及時更新配置信息，不斷完善系統(tǒng)的配置。在進行產(chǎn)品的選擇時，不僅要選擇合適的機型，還要具備可繼承、有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品。

（1）運作方面還要保證系統(tǒng)的可靠性，對相關(guān)的設(shè)置信息進行備份，PLC是自動化控制系統(tǒng)中最核心的部分，在其設(shè)計過程中，不要僅局限于本身，應(yīng)從整體出發(fā)，遵循完整性原則。

（2）PLC自動化控制系統(tǒng)在我們的生活應(yīng)用的范圍很廣泛，市場對自動化控制系統(tǒng)的需求很大，有良好的發(fā)展空間，帶來的經(jīng)濟效益也可觀。在設(shè)計過程中需要不斷的對實物進行測試檢驗，保證不存在疏忽的地方和錯誤，最大限度的減少運行成本和研發(fā)成本，提高生產(chǎn)的效率，減少技術(shù)人員的數(shù)量，使其更全面的投入到實際生活［4］中。

（3）PLC自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)有很多年的時間，不斷的創(chuàng)新和改善，積累了很多經(jīng)驗，通過對以前使用情況的反饋來改進實驗，吸取更好的設(shè)計想法，使自動化控制系統(tǒng)的配置在同一屬性產(chǎn)品的應(yīng)用更為全面，也節(jié)省了產(chǎn)品的開發(fā)周期，人力、物力和財力的投入。遵循和繼承可持續(xù)發(fā)展原則對自動化控制系統(tǒng)也有更好的完善，進一步優(yōu)化了它的技術(shù)水平，在發(fā)展空間上也有了很大的優(yōu)勢。

3.2 PLC系統(tǒng)的配置方法

根據(jù)PLC已經(jīng)有的公式，當自動化控制系統(tǒng)的輸出點和輸入點配置完成后，先對PLC自動化控制系統(tǒng)的輸出點和輸入點進行計算，然后設(shè)計并且分析模塊，確保電壓信號的穩(wěn)定性，分清交流電和直流電，因為電壓對輸入工作的影響很大，在配置開始之前就得了解是否具備嚴謹?shù)拈g隔條件，還要根據(jù)實際情況應(yīng)用相關(guān)的手段對電壓采取隔離措施。進行輸出點計算時，首先要確定好繼電器和半導體的輸出模式才能確定其輸出模式和輸出點的輸出模式相關(guān)聯(lián)的是半導體式、繼電器式還是回路式等模塊。

3.3 公用PLC的自動化控制系統(tǒng)配置

（1）公用PLC的應(yīng)用也占自動化控制系統(tǒng)中的一部分，但公用PLC的自動化控制系統(tǒng)對控制設(shè)備的需求量較大，安裝范圍也比較廣泛，所需的成本相對來說也會有所上升。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和資金的節(jié)省，公用PLC自動化控制系統(tǒng)（見圖4）可以配置兩個操作平臺和兩個遠程終端柜，遠程終端柜一個可以安裝在切割站，進行設(shè)備的控制處理；另一個可以直接安裝在液壓站，進行相關(guān)設(shè)備的檢測問題處理。

圖4 公用PLC自動化控制系統(tǒng)示意圖

（2）在公用PLC的自動化控制系統(tǒng)中，輸出輸入柜可以采用ControlNet模式和變頻設(shè)備進行通訊，減少了對設(shè)備的使用、優(yōu)化了線路設(shè)計，節(jié)省了資金，對維修人員進行檢查也提供了很大的方便。通過PLC技術(shù)的有效控制，優(yōu)化了變頻設(shè)備的連接線路，降低了變頻設(shè)備發(fā)生故障的可能性。

4 結(jié)語

PLC的自動化控制系統(tǒng)可以替代部分繼電系統(tǒng)，確保提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的靈活性，并且具備聯(lián)網(wǎng)、調(diào)節(jié)的功能。隨著PLC技自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展，其使用領(lǐng)域更為寬廣，功能也越發(fā)全面，并且發(fā)揮越來越大的作用。

［1］賈坤鵬，鄭 鵬.OPTO控制系統(tǒng)RS232通信的實現(xiàn)［J］.黑龍江科技信息，2016（25）.

［2］劉 芬.化工生產(chǎn)中DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.化工管理，2014（06）.

［3］王德森.DCS控制系統(tǒng)的介紹與應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（14）.

［4］孟志強.控制系統(tǒng)的區(qū)別與共通［J］.科技與企業(yè)，2013（04）.

TP273

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2095-2066（2016）29-0243-02

2016-10-3