探討基于PLC的工業控制系統的設計與實現

丘建明

摘要：科學技術帶動工業生產的發展，如今先進的工業控制技術已經廣泛應用于工業生產中，讓工業生產自動化水平明顯提高。基于此，本文研究了PLC控制系統的設計和實現，先是介紹了PLC技術，其次研究了系統設計與實現。通過本文研究，以期為PLC控制系統的設計和使用提供借鑒，讓PLC控制系統得到更加廣泛的使用，從而降低工業生產的成本，推動工業行業的發展。

關鍵詞：PLC技術;工業控制系統;系統設計

1PLC技術

PLC是可編程邏輯控制器的簡稱，經過學者的研究，對PLC做出了定義：在工業環境中所使用的電子裝置，可以實現數字化操作。其中含有儲存器可以負責指令的執行，控制機械展開工業生產。在工業控制系統中使用PLC具有較高的實用性和安全性，在維護上十分方便，耗能也相對較低。在工業系統中開關量、生產活動以及模擬量的控制，都依靠PLC技術完成。在處理數據以及聯網通信等方面，這項技術也有著廣闊的應用前景。

2基于PLC的工業控制系統的設計與實現

2.1設計原則

在PLC工業控制系統進行設計和實現時，需要注意的遵守以下原則：

（1）安全原則。在設計PLC工業控制系統時，要保證控制系統運行安全。（2）科學性原則。設計PLC工業控制系統要根據被控對象情況進行，要根據實際需要展開設計，讓控制得到最大化實現。因此要求系統設計著眼于生產現場，全面搜集資料，依照機械設備以及電氣設備運行現狀，形成科學全面的控制計劃。（3）經濟性原則。控制系統的設計要重視運行過程中的成本，只有控制成本才能提高經濟收益，簡化系統有助于降低維護成本。（4）適用性原則，工業控制系統要根據工業技術和需要的變化，適當改動控制系統，要求PLC有著良好的適應性。設計上要選擇合適的傳感器、控制開關、顯示器以及繼電器等，并以此選擇合適的機型、電源、容量。設計控制程序時要利用流程圖和PLC梯形圖，由于控制程序關系到系統安全程度，要經過多次調試，讓程序滿足設計實際需要。

2.2硬件設計

在硬件設計上，主要是對電氣設備、監視設備、機械設備、控制設備、通信互聯設備以及液壓設備進行設計。機械設備作為生產活動的執行設備，需要通過傳送帶、機床、送料帶以及機械手實現生產功能。在電氣設備中，需要在配電柜、控制柜以及其他外部設備上安裝PLC程序。控制系統的監視功能依賴于攝像頭、監視器以及解碼器等設備實現。液壓設備中液壓缸、液壓站以及液壓閥中使用PLC技術實現自動控制功能。詳細地講，PLC主要有CPU模塊、存儲器、電源以及輸入輸出單元等硬件。其中CPU發揮著重要作用，儲存用戶的數據和程序，采集生產現場輸入裝置的數據和狀態信息，診斷PLC電源以及電路。內部存儲器作為半導體電路，具有良好的記憶功能，可以分成系統程序的存儲器和用戶存儲器。系統程序的存儲器用來對程序進行儲存，包括監控程序、管理程序以及編譯程序。PLC全部模塊的運行要依靠電源模塊提供電能支持。

2.3軟件設計

軟件設計作為工業控制系統的核心，主要包括PC程序設計、PLC程序設計以及界面動畫設計等。首先對主控PC程序進行設計，從數據庫、PC通訊、PLC通訊三個模塊展開設計。要求PLC和PC可以傳遞命令和數據。設計時，先綜合分析程序，根據PC主控程序復雜繁瑣的特征，從實際情況著手進行設計，明確程序和設備的關聯。再劃分PC主控程序的模塊，讓獨立模塊具備各自功能。要對程序模塊進行調試，保證各個模塊穩定執行功能的同時，發揮出綜合作用。其次設計PLC程序，通過PLC程序讓生產線采集數據、控制順序以及運算功能得以實現。內部包括CPU模塊、電源、存儲器以及輸入輸出單元等。CPU模塊作為程序核心，決定著PLC程序發揮的作用。設計時需要選擇合理的傳感器、繼電器以及電機等設備。利用PLC梯形圖以及控制流程圖來確定控制程序，并不斷調試PLC、控制程序以及設備，讓工業控制需求得以實現。最后設計PC程序。在控制系統中動畫PC程序是一種模擬平臺，對生產線生產活動進行模擬，通過動畫模式反映出來。在控制系統中，使用界面PC程序作為操作平臺，將狀態信息提供給用戶，讓用戶可以使用PC程序控制生產線活動。需要注意的是，動畫PC和界面PC可以接收執行主控指令，并向主控PC提供反饋信息。

2.4系統實現

在工業控制系統中，使用PLC統一調動獨立模塊，經過多次調試試驗，讓生產線活動得到滿足。在調試過程中，外界因素會給硬件設備帶來一定影響，使用PLC程序可以提高獨立模塊的協調性，降低外界環境的影響。同時使用PLC程序可以讓控制系統得到初始化，設備在初始化之后繼續穩定運行。初始化主要是通過復位設備和設備自檢實現，完成后系統正式啟動，操作人員在PC界面上操作系統，實現控制操作生產線。在生產線中應用PLC程序，設置自動控制、半自動控制以及手動控制三種模式。將控制系統調至自動狀態，使用自動模式的PLC程序，遠程的主控PC可以對系統進行自動控制。將生產模式調整為手動模式，使用手動模式的PLC程序，操作人員可以使用文本控制器對生產活動進行控制。

3結束語

綜上所述，本文基于PLC技術的研究，系統地分析了PLC控制系統的設計和實現。在設計上要遵守安全性原則、科學性原則、經濟性原則、適用性原則，通過硬件設計和軟件設計，實現系統的控制功能。系統可以實現自動控制、手動控制以及半自動控制三種模式，不需要大量員工參與系統，減少了大量人力成本。同時控制系統可以實現自檢和調整控制，降低外界因素帶來的影響，穩定保證生產功能。