基于PLC的自動化控制系統的配置及組態分析

陳立松

[摘? ? 要] 隨著我國工業不斷發展進步，工業自動化水平也不斷提高，談及工作與自動化，我們必須談到工程控制計算機，在當前的工業生產過程中，自動化設備的控制離不開工控機，而在工控機眾多的類別中，可編程控制器（PLC）的安全性和可靠性都比較好，應用范圍也非常廣泛，本文將針對PLC的自動化控制系統的配置及組態情況進行分析。

[關鍵詞] PLC;自動化控制系統;配置;組態

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 13. 024

[中圖分類號] TP315? ? [文獻標識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2019）13- 0054- 02

0? ? ?引? ? 言

當前工業生產的主要發展方向是自動化和智能化，在這樣的背景要求下，工程控制計算機的應用顯得非常重要，在眾多種類的工程控制計算機中PLC具有抗干擾性強、安全性好等顯著優點，其作為傳統繼電器產品的代替者從本質上解決了繼電器產品在工業自動化流程中的缺陷，PLC作為工控機的一種它的基本構成和其他工控機種類相似，同樣是帶有明顯電腦特性的中間產品。伴隨著工業發展和工業生產總量的提升，我們有必要針對工業自動化控制下同進行詳細的分析，下面本文將重點對應用了PLC的自動化控制系統就行分析[1]。

1? ? ? 自動化控制系統設計必要性分析

在工業自動化控制系統中，我們大量應用了分布式控制系統，這是由于分布式控制系統的應用技術沒有很高，易于在工業生產之中大量應用，但同時我們也應該清楚地認識到分布式控制系統存在較大的安全性問題，首先是其系統的獨立性，分布式控制系統對于整個生產系統的控制來源于其獨立的控制系統，在整體監控方面相關工作人員無法在其進行控制的過程中對其進行有效監控，其次，界面顯示情況作為我們了解控制系統整體狀況的重要信息來源是我們必須要掌握的，但是分布式控制系統其顯示界面不固定，在人及反饋上表現出其明顯的劣勢，最重要的是，分布式控制系統在自動化控制效果上能夠發揮的作用已經不能滿足現代工業自動化生產需求，控制效果有限，其智能程度比較差，不能對控制系統中的各個開關工作情況進行記錄，同時也無法將其組建的實施情況進行匯報，這讓工作人員對于其系統工作情況無法了解，在其出現故障是也不好對其故障點進行判斷，所以進行自動化控制系統設計非常有必要[2]。

2? ? ? 可編程控制器（PLC）工作流程

2.1? ?PLC主要含義

PLC是一種能夠針對相關自動化操作要求，依靠自身CPU的處理幫助，來進行邏輯運算并將相應情況下正確的操作指令傳遞給用戶，用以來實現工業生產自動化的相應控制流程。在長期研究中我們發現，PLC不僅能夠在編程處理中發揮其相關作用，同時他對于數字信號的輸入及輸出功能完全能夠用于對工業自動化系統的控制上，自動化系統的構件，主要依靠于在相關情況下控制系統對于操作端下達的相關指令，在CPU的幫助下，PLC能夠有效利用自身的指令輸出能力來實現邏輯運算、順序控制、計數、定時、計算等相關工作，并依此來實現對工業自動化系統的整體控制。PLC系統的保障基礎是電力的供應，只要保持正常供電，該硬件設備能夠完成既定的多種任務，并且在循環性造作上顯著減少人力操作，節約了人力成本，同時也加快了工作效率降低了因人為操作產生失誤的概率，是一種能夠有效保障工業自動化生產順利進行的控制系統[3]。

2.2? ?主要工作流程

（1）PLC的主要工作流程主要有三個部分，首先是輸入采樣階段，該階段主要在系統完成初始化后，由系統自身的掃描功能對相關的輸入數據進行分析，判斷其準確性、穩定性以及安全性，并且它能根據具體的控制項目對輸入的數據進行分析，將部分無用數據自動過濾，保障其執行信息的高效性和穩定性，在為其供電后其會將所有繼電器構件進行復位操作，將控制系統中的計時計數及其他相關的邏輯計數信息全部清零，在完成相關的初始化的全過程后，PLC將會針對自身進行自檢，診斷自身當前供電狀態和相關信息數據的完整，依此來確保其工作過程中的安全性保障工作質量[4]。

（2）掃描及信息交互。進入到信息交互階段就意味著PLC本身要與其外接設備之間進行相關的數據互通，在確保外接設備與PLC連接狀態良好傳輸穩定的情況下確保該過程的穩定，根據使用者需求和相關的輸入數據，來展開相關系統的自動化控制，并且依照使用者需要對相應的自動化操作流程進行檢查，依照正確的邏輯順序對整個自動化控制的工作進行計算[5]。

（3）輸出及信息處理。該過程在掃描用戶階段執行完畢后開始，這時可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段，輸出刷新部分，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，其控制指令直接作用于控制系統外的其他相關設備，實現對外部設備的自動化控制功能，PLC對于數據命令進行循環掃描，保障其自動控制過程的連續性，這對于邏輯相同的重復性生產工作有著重要的效果，能夠大量降低人工干預所耗費的人力資源，保持工作的快速高效。

3? ? ? 基于PLC的自動化控制系統的組態分析

3.1? ?配置原則

自動化控制系統中需要多個可編程控制器，在對其進行配置的過程中，我們必須遵守配置原則，所謂配置就是在PLC的應用中以最為貼合自身實際情況的方式來有效利用，在當前的應用理念中，在配置過程中我們首先要注意的是PLC產品的品牌類型選擇，在品牌類型的選擇中，首先我們要明確各不同品牌產品的使用差異性，明確其質量，要根據自身需求盡量選擇具有繼承性的產品，這主要是為了實際應用后的相關維護工作能夠順利進行。其次是確定模塊數量，其主要條件是滿足自身自動控制要求的情況下所需相關模塊的數量，在這一過程中我們必須考慮到整個控制系統的安全與持續生產特點，要在模塊數量確認的過程中留出備份，以防止任何一部分的控制器出現問題。最后是經濟性問題，構建工業自動化生產系統所需的資金投入非常巨大，我們在整體組件的選擇上都需要注意到其經濟性特點，首先明確自動化控制需求，根據需求選擇合適類型的控制器，在質量和性能相同的情況下選擇更具經濟性的PLC模塊進行使用[6]。

3.2? ?配置方法

在使用公用PLC系統的過程中，為了達到相應的控制效果，使用的控制設備的種類也比較多，因此設備安裝點在范圍上無法保持一個相當的集中度，為了在配置過程中減少整個自動化控制系統的建設支出，我們需要將距客戶較遠的終端設備與公用PLC系統進行共同配置，在PLC控制室中，我們需要根據控制內容的不同來安裝相應的變頻器。由于液壓站的位置對監測有著非常好的便捷性，所以我們可以將需要進行監測的遠距離終端柜安裝在這里，對整個系統的運行狀況進行實時監測，在系統實際控制的過程中，切割站對于遠距離終端柜的配置也能起到良好的控制效果。

3.3? ?組態分析

PLC自動化控制系統的模擬過程我們將其稱之為系統組態，系統組態主要是在需要對控制控制方案進行修改時進行的一個過程。它對于修改自動控制系統控制方案有著重要的意義，我們在進行控制方案修改時，也需要將自動化控制模塊與外部設備進行連接或者對其網絡通訊進行調整，在這個過程中實施組態操作來完成自動化控制系統控制方案的修改。PLC空難管制系統的機架是由擴展機架與主要幾家進行組態而來的，在安裝過程沖需要遵守相關的操作準則，主要是注意相關部件與其對應槽位的安裝規則，在位置確定的情況下依照組態的標準增加相應的控制模塊[7]。

在組態相關參數的獲取過程中，需要CPU對其根據相關方法進行參數過濾，這是組態參數獲取的關鍵過程，如果CPU沒有執行這一步驟的操作，相關的組態參數將無法正常得出。組態匹配特性，模塊相應的名稱以及機架安排號等都由組態參數決定。

4? ? ? 運行效果分析

使用可編程控制器對自動化控制系統進行改造升級，可以明顯提升其工作效率以及工作過程的穩定性，同時其工作過程中的人員實時監測能夠得到保證，相關人員能夠隨時了解其控制參數，讓整個控制過程變得更為透明，針對相應的問題也容易提出針對性的解決方案。PLC不僅僅是各種硬件系統的組合同時也必須在控制軟件方面得到保障，只有相關硬件安裝正確，軟件在各項控制參數上符合自動化控制要求，整個系統才能保持穩定運行。傳統的繼電器開關被PLC替代后，PLC能夠對其中一些實現自動化控制，并且在實際控制效果上有非常明顯的水平提升。針對PLC在工業自動化生產中的應用，我們要對整個生產控制環境中的電磁影響做出仔細分析，由于PLC模塊自身結構和控制原理的影響，其對于電磁干擾的抗性并不能做到完美，所以我們應該對整個系統進行不斷的調整，例如對控制系統進行獨立供電，使用隔離器來方式供電過程中引起的電磁干擾等，達到對電磁干擾這種不利因素的控制。在正式使用之前需要進行相當一段時間的試運行，根據測試數據找出相關的問題，并明確問題原因提出解決方案，確保整個系統在正式投入使用之前已經處在較為成熟穩定的階段[8]。

5? ? ? 結? ? 語

在使用傳統的控制手段對自動化系統實施控制的過程中，繼電器開關的應用是最為廣泛的，但是其工作中的弊端非常明顯，我們需要利用更具操作連續性及控制效果的PLC系統來進行更新換代，確保工業自動化控制系統在實際生產過程中的效率和質量。同時確保整個自動化流程處在安全透明的條件下，隨時可以由實際情況來改變控制方案，以求達到最優控制效果。

主要參考文獻

[1]王輝，吳曉雪.基于PLC的自動化控制系統的配置及組態分析[J].計算技術與自動化，2018，37（2）：56-59.

[2]胡毅.基于PLC的自動化控制系統的配置及組態分析[J].軍民兩用技術與產品，2017（12）：183.

[3]張嫻.PLC自動化控制系統優化設計探討[J].科學與信息化，2018（34）：41.

[4]梁新平.基于PLC的自動化生產線控制系統軟件設計[J].電子設計工程，2019，27（2）：109-112.

[5]張小龍.淺談化工自動化系統中PLC控制系統應用[J].中國戰略新興產業，2018（20）.

[6]許瑩瑩，張劍.基于PLC的電氣自動化模塊化控制水處理系統探討[J].化工管理，2019（1）：112.

[7]張智新.PLC技術和PLC自動化控制系統優化設計[J].時代農機，2018，45（9）：243.

[8]梁福臣.PLC自動化控制系統優化設計原則及方法[J].自動化應用，2018（10）：27-28.