基于組態軟件的PLC控制系統研究

李政 亢潔

摘 ?要：隨著科學技術的不斷進步，PLC控制系統在運用過程中的要求也越來越高，以期實現更多功能的應用。在PLC系統運行中，很多軟件的運用對功能的擴展有明顯的優勢，特別是組態軟件，功能擴展更加顯著。文章以組態軟件在PLC控制系統中的運用為研究視角，重點闡述了相關控制系統的研究，旨在為相關技術人員的工作提出參考，促進PLC控制系統更好發展。

關鍵詞：組態軟件;PLC控制系統;功能

中圖分類號：TP273 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）22-0065-02

Absrtact： With the continuous progress of science and technology， the requirements of PLC control system in the process of application are getting higher and higher， in order to achieve more functional applications. In the operation of PLC system， the use of a lot of software has obvious advantages to the expansion of function， especially the configuration software， the function extension is more obvious. From the perspective of the application of configuration software in PLC control system， this paper focuses on the research of related control system， in order to provide reference for the work of relevant technicians and promote the better development of PLC control system.

Keywords： configuration software; PLC control system; function

隨著我國科學技術的發展，工業領域中的信息化與智能化不斷進步，信息技術、網絡技術與物聯網技術的運用愈加完善，目前已經形成集成化的控制系統，監控和后臺管理一體化的PLC控制系統。

1 組態軟件在PLC控制系統中運用優勢

1.1 加強PLC控制系統的故障診斷

PLC控制系統中使用組態軟件，可在設備運行時主動獲取信息，對設備進行實時監控，在此過程中，對已經或者即將產生的故障進行診斷，發揮故障檢測的作用[1]。具體來說，就是在工業生產過程中，對設備運行狀態進行實時監控，保證相關數據在標準范圍內。對于該目標的實現，可利用高速驅動程序與現場PLC通信設備，促使操作人員對操作界面的良好控制，從組態軟件中提取相關文本和圖像信息，輔助操作人員進行現場檢測，上傳工作數據，利用操作界面，監控現場設備，并進行重要參數的設置和調整[2]。

1.2 測試PLC控制系統結果

PLC控制系統在現場工作時，先進行測試運轉，即設備運行后，開啟PC機中虛擬按鈕，控制仿真設備運行[3]。然后模擬設備運行狀態，即系統真正運行后，監控和控制PC機中播放的仿真畫面，結合之前編制的PLC程序和運行狀態，合理調整。此類仿真畫面比較形象，可視性強，在組態軟件中的PLC程序，無論是否符合工作控制需求，都能在PC機中得出結論，進而了解系統運行的實際狀態。

2 基于組態軟件的PLC控制系統研究

2.1 構建實驗系統平臺

基于組態軟件下的PLC實驗系統平臺的設計，主要從下面兩方面進行：第一，硬件配置與軟件環境的構建。對于該平臺的建設，將重點放在系統的研發上，環境的構建包括工程管理器、運行系統、工程瀏覽器與界面開發系統等。軟件環境主要以組態王中的6.5軟件為主，并在此基礎上，構建一個實時的監控軟件。具體來說，該環境下可以設置PLC系統中的相關數據，并在設備中直接顯示出來，通過硬件配置打印，令實際生產環節中，記錄并上報設備在運行中出現的故障和數據不穩的問題[4]。此時要注意的是，組態王6.5軟件具備二次開發的功能，可以結合企業生產經營狀況，開發出針對性更強的軟件環境，提升控制便捷性。此時人才隊伍建設很重要，需要對管理人員、技術人員進行培養，為PLC控制系統研究提供良好支撐。另外，在實驗系統平臺的建設中，硬件配置包括計算機和自動控制設備，通過通信轉換器對其進行連接，實現最終控制功能。第二，設計原則。要想組態軟件在PLC控制系統中使用更加可靠，實際工作中就要以安全作為原則，在此基礎上進行PLC實驗系統平臺的研發，令其具有操作簡單，通用性強的特點，不但可提升系統使用效率，還可以擴展使用范圍。除此之外，以組態軟件為基礎，在PLC實驗系統的設計過程中，還要遵循集散性原則，在上位和下位設備中利用串行編程，實現電纜通訊功能，也就是說利用組態軟件對設備運行效果進行監控，反映出生產現場的工作情況[5]。如果設備在運行時，因為故障令上位機停止工作，也不會影響設備的運行效率。如果系統故障引發危險，組態軟件也能保證系統的正常運轉，令整個系統的良好運行。

2.2 搭建通信系統

組態軟件利用上位機中的I/O驅動程序，在網絡作用下，PLC控制系統獲得運行設備的實時數據，經過技術轉換，在上位機中顯示可視圖像。I/O驅動程序主要功能為組態軟件與I/O設備的聯通，便于交換信息。技術人員通過組態畫面的顯示情況，進行操作，向生產現場發送指令，再結合最新的數據情況，進行參數的調整。對于已有數據還可進行儲存，按照檢索要求，調取實時數據庫，以圖表的形式展示。為了保證監控系統的準確和安全，PLC控制系統中最重要的就是各個模塊之間信息的正常互換，結合系統的整體結構顯示，第一步為組態軟件的計算機與PLC系統結合，即上位機與PLC在有關協議下，完成遠程通信功能，傳輸完整指令，并且PLC將執行系統的數據返回給上位機顯示。按照上位機與PLC系統的功能，對其物理連接分為上位機與交換機、網關的連接和PLC與遠程服務器網絡擴展模塊的連接，通過互聯網實現。具體方法為：上位機向PLC控制系統發出指令，然后傳輸給執行控制器。網絡中加入TCP/IP協議的Modbus TCP/IP協議。如果PLC控制系統需要網絡功能，就建立網絡模塊（如圖1）。該網絡模塊中有四個功能端，對應1.2.3.6位置，分別表示TD+斷輸出端子1、TD-輸出端子0、RD+輸出端子1、RD輸出端子0，工作中將隊形的端子接入服務器和對應網關。PLC與上位機通信中，就是為了傳輸PLC控制系統收集到的數據，但是數據的傳輸會受外界因素的影響，因此要使用屏蔽線。該網絡通信端中的內部數據具有過濾功能，可以提升數據傳輸的精準性，并進行有效處理。過濾功能可以有效減少電平突變情況，包括跳動過濾法與積分器過濾法。增加過濾功能與未增加該功能在信號上有很大的區別。另外還可使用跳動過濾的形式，提升信息準確性，減少輸入信號中的調動影響，利用調動過濾器的設置，減少輸入電平突變。

PLC通信在信息的傳遞上有并行和串行兩種。前者信息傳播速度快，如果進行遠程通信，成本較高，因此經常被運用于內部通信。相比較來說，串行通信方法成本較低，目前為止在技術已經比較成熟，并在遠程信息傳輸上更具有優勢，所以各種PLC系統在運行時使用串行通信。局域網絡中的通信技術主要是主/從通信手段，實現一個主站同時和多個從站開展雙向通信。如果只有PLC構成主站，就可將其余執行系統都設置為從站設備。上位機利用PLC獲取信息，具體工作為：上位機通過服務器傳輸信息，執行系統收到信息后返回狀態信息，然后將信息輸送到PLC控制系統中，也可以直接利用上位機發送執行數據，完成雙向信息的書寫。另外，當Modbus使用主/從形式發送數據信息時，在實際工作中就會因為系統故障斷開，PLC就可診斷出該系統的故障，故障處理后，再自動接通網絡。該網絡端口的類型為RJ-45，Modbus協議則在服務端中，有客戶端向服務器發送指令，執行其收到的請求后，通過檢索，完成服務器的請求。施耐德企業制造的PLC系列產品的地址是專門為軟件編輯平臺設置的，該軟件平臺設置上位機地址，數據相符后，就可接收Modbus發送的信息，并以PLC程序編碼的模式上傳到TCP/IP中，實現網絡通信。因為PLC只有一個，所以設備IP地址的設置使用缺省形式，即在設備的MAC地址上構建，最前字節固定在10H，后兩個字節則為該設備中MAC地址最后兩個字節。

綜上所述，現在PLC控制系統在不斷的運行和發展，組態軟件在其中作用顯著，在設備運行中發揮著重要的功效，因此需要合理使用。在PLC控制系統的使用中，技術人員要充分認知組態軟件使用的優勢，將兩者充分融合，保證PLC系統功能的擴展，促進企業更好發展。

參考文獻：

[1]唐海波.基于組態軟件的中央空調電氣自動控制系統的開發[J].電子技術與軟件工程，2019（10）：122-123.

[2]曹瑜，陳偉，吳彥霖.基于組態控制技術實現自動控制系統的平臺建設[J].有色金屬設計，2018，45（04）：106-108.

[3]張曉萍.基于工業組態軟件的PLC虛擬實驗控制系統研究[J].中外企業家，2018（34）：165-166.

[4]周煒明，許娜.氣動采摘機械手快速控制系統設計——基于PLC和MCGS組態軟件[J].農機化研究，2019，41（05）：116-120.

[5]張偉，陳月紅.基于OPC技術的工業儀表與組態軟件的實時通訊[J].山東工業技術，2018（19）：137+140.

[6]李玉琴.基于工業組態軟件的遠程PLC虛擬控制系統的開發探析[J].電子測試，2018（Z1）：88-89.