基于 PLC 的小型自動化設備功能開發分析

屠彬

摘 要：自動化設備主要涵蓋流水線運行與單機運行兩種形式，單機運行僅需要對關鍵功能實現加以考慮即可，而流水線運行則需要對下流和線上信號銜接進行充分考慮，比如用料計算、生產信息、報警以及運行速度等。對此，本文簡單介紹 PLC 系統情況，并分析以 PLC 為基礎小型設備的功能開發方法，希望能夠為相關企業以及人員提供參考，共同促進我國工業自動化穩定、健康發展。

關鍵詞：PLC;自動化設備;功能開發

前言：當前，企業開展生產活動過程中，自動化程度日益增加，企業在自動化技改以及自動化需求不斷增加。并且自動化服務水平也不斷提高，比如 AB、施耐德和西門子等公司可以為生產企業提供自動化流水線方案。然而對于中小型企業，基于產能與資金等方面影響，無法設置完整的自動化流水線，主要通過局部或是部分自動化技改滿足自身發展需要。同時中小企業通常會選擇PLC 控制核心或是小型PLC 設備。

1?? PLC系統分析

1.1???? PLC 概述

PLC 即 Programmable Logic Controlle（r可編程邏輯控制器），其是美國企業產業在生產技術方面要求不斷增加背景下誕生。20世紀60年代，通用公司調整生產線過程中，發現接觸器以及繼電器控制系統維護困難、噪音大、體積大、可靠性差以及修改困難等，因此提出“通用十條”指標。數字化設備公司在1969年研制出 PDP-14，通用公司通過生產線試用，取得良好效果。隨后，日本在1971年研制出 DCS-8控制器，德國在1973年研制出控制器。我國在1973年開始研制PLC，并于1977年開始向工業行業推廣PLC。

PLC 屬于一種自動化運算控制器，其涵蓋微處理器，能夠隨時通過內存裝置載入以及執行控制指令[1]。主要由電源、輸入接口、輸出接口、數據內存、指令以及 CPU 構成。早期 PLC 僅能夠實現邏輯控制，因此以 Pro- grammable Logic Controller 命名，在不斷發展過程中，逐漸出現多機通信、邏輯控制以及時序控制等功能，所以被改名為 Programmable Controller，然而由于其 PL 縮寫和 Personal Computer 縮寫存在沖突，同時由于習慣，人們還是采用 Programmable Logic Controller 名稱，同時延續 PLC 縮寫。

現階段，工業領域中的 Programmable Logic Controller 與緊湊電腦主機較為相似，具有可靠性以及拓展性等優勢，所以在各類工業產業控制方面應用較為廣泛。不論是 DCS 系統還是 FCS 系統均大量使用PLC 控制器。

1.2???? PLC 特點

PLC 系統安全性能突出。在自動化控制系統融合 PLC 系統，能夠有效促進其抗干擾性能。即便基于信號復雜背景，也能夠提高設備運行可靠性與安全性，能夠有效促進企業生產質量與效率。

PLC 系統操作便捷。在設備中融合 PLC 系統能夠有效簡化系統指令傳遞流程，保證操作人員可以充分理解相關知識，進而減少操作難度。基于此，可以促使自動化設備穩定、正常工作，同時由于其安全性能突出，所以對于操作人員并無較高的技術要求。不僅可以促進生產效率，還可以減少人工成本，提高企業經濟效益[2]。

PLC 系統效率突出。繼電器是 PLC 系統核心部件，與傳統設備相比， 繼電器結構具有較大差異，其不需要導線即能夠正常運轉。此過程不需要對節點變位時間進行考慮。同時，因為繼電器運行過程中無需對返回系數考慮，促使操作方式更加簡化，進而提高數據處理便捷性。

3?? PLC設備功能開發

3.1???? 數據處理

通過程序形式即能夠了解數據處理情況，主要涵蓋傳感信號、通訊數據處理以及關鍵量監控等。

（1） 傳感信號。該處理功能目的促使信號更加可靠，一般為傳感斷線檢測，在重要部位應用較為廣泛，需要重視傳感器選型工作。一般，高電位輸入信號較好，代表傳感器的接線質量滿足要求。

（2） 關鍵量監控預警。主要通過設備上記錄保存歷史數據體現該功能，然而開展具體功能開發工作時，需要對其和品控進行融合，在產品生產過程中實現品控目標。如果重要數據分布與質控圖要求相符，則需要在質控圖生成前提下，借助程序對控制圖進行跟蹤處理，同時若是風險增加或是超出控制圖范圍則會進行報警，不僅能夠向操作人員預警，還能夠對預先設置流程進行有效執行，將調整指令發送給執行機構[3]。見下圖。

需要注意，設備不同關鍵量也會存在差異，塑料混合設備中，主要對混合物溫度與混合時間有所關注;包裝設備中主要對報裝時間有所關注等。趨勢圖樣通過周期數據生成，圖樣微分和質控圖進行對照，并針對風險隱患展開預警。開展生產活動時，需要嚴重管控上述關鍵參數，可以與程序控制相融合，只要相關運算函數超出控制要求，導致風險提升，設備即能夠進行預警以及展開控制等。

同時，在關鍵量運算方面，能夠得到促進生產工作的數據，比如，針對供料稱重罐數據情況，結合相關函數即能夠得到參照數據，可以及時了解剩余用量、加料預警、生產波動等情況。

（3） 通訊數據處理與通訊監控。對于該功能，主要通過通訊并網將設備壁壘打通，促使各個設備之間能夠進行數據分享與交流。應用于實際項目中，為了有效提高數據準確性，將多種檢測設置在通訊系統中，一些品牌設備會提前為客戶設置檢測功能，例如，西門子 PROEIBUS-DP 的檢測工作，可以借助 FB125模塊在S7-300PC 中，針對通訊展開監控預警工作。如果將協議轉化器設置在網絡中，那么應該嚴格驗證數據，對于通用驗證程序，較長常用的就是“心跳檢測”，發送端進行周期信號發送，接收端完成信號接收之后展開呆滯檢測工作，若是在一個周期內，信號沒有出現變化，表明通訊斷開或是出現丟包問題。

3.2???? 生產組網

通過聯網提高生產線工作效率，工業網絡的以太網、通用總線和現場總線等品牌較多，應該將協議轉換器設置在不同網絡中，同時還存在通訊數據量以及通訊速率等方面限制。例如，對于 PROEIBUS-DP 的現場總線而言，其從站通訊量最大值是：通訊字節=O+I=488BYTE。對于通訊量的超出部分，應該通過時機通訊或是指針地址等手段實現正常通訊。

結語：綜上所述，對于小型設備或是中型設備而言，主要通過增設外裝設備以及運用原有設備硬件體現功能開發的腳趾，將設備價值充分發揮出來，提高資源利用效率。對此，相關企業應該積極通過傳感信號、關鍵量監控預警、通訊數據處理與通訊監控、生產組網等功能開發，提高小型設備整體性能，減少大型設備采購，進而實現設備成本控制，同時，還能夠有效促進生產效率，進而提高自身經濟效益，實現穩定、健康發展。

參考文獻：

[1] 李成祥， 張耀磊， 沈毅軍，等. 基于 PLC 的鈑金成型自動化設備設計[J]. 機械設計與研究，2018，34（3）：163-166.

[2] 周銀成. 電氣自動化設備中 PLC 控制系統的應用 [J]. 電子測試，2018，404（23）：106-107.

[3] 劉爾聃. 電氣自動化設備中 PLC 控制系統的應用分析[J]. 城市建設理論研究（電子版），2018， （01）：P.5-5.