基于PLC 的自動化控制系統(tǒng)的配置及組態(tài)分析

周志宏 周祺暢

1.湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南省長沙市 410129 2.北京交通大學(xué)（威海校區(qū)）電子信息學(xué)院 山東省威海市 264401

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，智能化和自動化發(fā)展已經(jīng)成為了社會發(fā)展中重要的發(fā)展趨勢，在工業(yè)生產(chǎn)中，自動化和智能化應(yīng)用也成為了重要的發(fā)展目標(biāo)，工程控制計算機是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中智能化和自動化發(fā)展的重要應(yīng)用設(shè)施，在具體的應(yīng)用中能夠呈現(xiàn)出較強的抗干擾性和安全性，同時還可以作為傳統(tǒng)繼電器的替代者發(fā)揮繼電器的作用，應(yīng)用自身的優(yōu)勢改善傳統(tǒng)繼電器在工業(yè)生產(chǎn)中存在的缺陷。在我國市場不斷擴(kuò)張的背景下，加快工業(yè)發(fā)展、提升工業(yè)生產(chǎn)總量已經(jīng)成為工業(yè)整體發(fā)展的重要趨勢，因而加強對自動化控制的研究具有重要的意義。

1 自動化控制系統(tǒng)的重要性分析

就目前工業(yè)自動化控制系統(tǒng)來看，大多數(shù)控制系統(tǒng)都是應(yīng)用分布式控制系統(tǒng)，這主要是因為分布式控制系統(tǒng)在實際應(yīng)用中并不需要較高的應(yīng)用技術(shù)，而且在工業(yè)生產(chǎn)實際應(yīng)用的過程中可以被廣泛應(yīng)用，但是分布式系統(tǒng)在具體應(yīng)用的過程中存在較大的安全問題，這很容易影響自動化控制系統(tǒng)的正常使用。分布式控制系統(tǒng)本身具備較強的獨立性，在實際應(yīng)用的過程中獨立于整個生產(chǎn)系統(tǒng)的控制，相關(guān)的工作人員在整體監(jiān)控方面很難對分布式控制系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制。界面的相關(guān)信息是控制整體運行信息的重要來源，但是分布式控制系統(tǒng)的界面并不穩(wěn)定，所以在信息的反饋方面表現(xiàn)出明顯的弊端。在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)和理念的不斷發(fā)展中，分布式控制系統(tǒng)實際發(fā)揮的作用很難迎合工業(yè)自動化生產(chǎn)的實際需求，具體作用中呈現(xiàn)的控制效果相對較差，而且智能程度也很難迎合現(xiàn)代化社會發(fā)展的實際需求，所以在具體應(yīng)用過程中很難對控制系統(tǒng)中各個控制開關(guān)的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的記錄，在這樣的方式下就很難保障信息傳遞的及時性，導(dǎo)致工作人員在工作中很難實時掌握控制系統(tǒng)的實際運行信息，因此在出現(xiàn)故障的時候也很難對故障發(fā)生的位置進(jìn)行有效的判斷，所以在工業(yè)生產(chǎn)中加強自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計具有非常重要的意義。

2 可編程控制器主要的工作流程探究

2.1 PLC 工作原理闡述

PLC 應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中能夠?qū)崿F(xiàn)自動 化操作，在具體應(yīng)用過程中可以依據(jù)CPU 的處理實現(xiàn)邏輯運算，在這樣的條件下可以實現(xiàn)正確的指令操作，從而可以引導(dǎo)用戶實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的相應(yīng)控制。PLC 的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。通過對PLC 具體研究后發(fā)現(xiàn)，PLC在具體應(yīng)用中不僅可以發(fā)揮編程處理的相應(yīng)功能，同時還可以對數(shù)字信號的輸入和輸出進(jìn)行自動化控制，自動化系統(tǒng)中的各個組件主要依靠控制系統(tǒng)給操作斷下達(dá)指令完成相關(guān)操作，通過CPU 的相關(guān)功能能夠借助于PLC 自身輸出的指令輸出能力來實現(xiàn)邏輯運算以及順序控制等基本操作，應(yīng)用這樣的方式能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)自動化控制系統(tǒng)整體的操作控制。PLC 在具體應(yīng)用的過程中主要依靠電力的供應(yīng)，只有維持電力的穩(wěn)定供應(yīng)才能夠?qū)崿F(xiàn)各個硬件設(shè)備的穩(wěn)定運行，機械式循環(huán)操作方式能夠有效地降低人為工作量，因此這樣的技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中可以有效地節(jié)約人工成本，同時可以降低人為操作發(fā)生的失誤，在這樣的方式下能夠有效地保障工業(yè)自動化生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。

圖1 PLC結(jié)構(gòu)圖

2.2 PLC 在工業(yè)生產(chǎn)中的工作流程探究

PLC 實際工作中主要由三個部分共同組成。在系統(tǒng)完成初始化之后需要進(jìn)行輸入采樣工作，PLC 能夠應(yīng)用自身的掃描功能完成相關(guān)數(shù)據(jù)的分析和判斷，在這樣的方式下可以有效地保障系統(tǒng)整體的安全性和穩(wěn)定性，同時也可以根據(jù)實際項目完成數(shù)據(jù)的分析和輸入等基本操作，在自動化功能作用下可以將無用的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的過濾，通過這樣的方式可以保障系統(tǒng)整體運行的穩(wěn)定性和高效性，在供電工作完成之后會自動將各個繼電器組件進(jìn)行復(fù)位操作，同時將所有計時計數(shù)以及相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行清零操作。在初始化的整個過程中，PLC 會在實際工作中對自身進(jìn)行功能檢驗，保障自身運行狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)信息的完整性，應(yīng)用這樣的方式保障整體工作的質(zhì)量。

掃描和交互式信息處理的重要過程。這個階段主要是指PLC 要與連接設(shè)備進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息的互通，保障外界設(shè)備能夠與PLC在實際工作中進(jìn)行穩(wěn)定傳輸，進(jìn)而可以有效地保障工作流程的穩(wěn)定性，PLC 掃描工作過程圖如圖2 所示。然而在具體工作中需要將使用者的實際需求以及相關(guān)輸入數(shù)據(jù)信息作為有效的參考，在這樣的方式下開展相關(guān)系統(tǒng)的自動化控制將會取得良好的控制效果，但是在具體的工作中需要結(jié)合使用者實際需求對相關(guān)的自動化工作流程進(jìn)行嚴(yán)格檢查，按照相應(yīng)的邏輯順序完成自動化控制的精準(zhǔn)計算。

圖2 PLC掃描工作過程圖

輸出和信息處理保障信息質(zhì)量的重要階段，這個階段主要發(fā)生在用戶操作完成之后，在這個階段的工作中，可編程邏輯控制器能夠順利進(jìn)入到輸出的刷新階段，CPU 也會在這個過程中根據(jù)I/O 映象區(qū)所對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息等對輸出封鎖電路進(jìn)行刷新，相關(guān)的控制指令可以直接作用在控制系統(tǒng)外部的相關(guān)設(shè)備中，在這樣的方式下就可以順利地實現(xiàn)外部相關(guān)設(shè)備的自動化控制功能。PLC在實際工作中能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)命令等基本信息進(jìn)行循環(huán)掃描，通過這樣的方式可以有效地保障自動化控制的連續(xù)性，保障相同邏輯生產(chǎn)工作的實際效果，應(yīng)用機械化和自動化的生產(chǎn)方式能夠有效地降低人工勞動量，并增強了工作效果。

3 PLC 自動化控制系統(tǒng)的組態(tài)探究

在配置自動化控制系統(tǒng)中，應(yīng)用PLC 技術(shù)需要從粗到細(xì)，需要進(jìn)行重復(fù)性配置，實現(xiàn)不同的組態(tài)，具體內(nèi)容分為PLC 配置原則，配置方法，PLC 系統(tǒng)的組態(tài)。如圖3 所示。

圖3 自動化控制系統(tǒng)的組態(tài)的內(nèi)容

3.1 PLC 配置原則探究

自動化控制系統(tǒng)在實際應(yīng)用的過程中需要多個可編程控制器共同應(yīng)用完成相應(yīng)的工作，所以在具體工作的過程中需要嚴(yán)格遵循配置的原則，PLC 的配置主要是指應(yīng)用貼合PLC 自身情況有效應(yīng)用各種各樣的措施，在具體配置的過程中需要嚴(yán)格注意PLC 品牌類型的選擇，不同品牌的性能存在著很大的差異性，所以在具體應(yīng)用的過程中應(yīng)該明確不同品牌的差異性來保障工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量，在品牌的準(zhǔn)確選擇中也能夠有效地保障后續(xù)維護(hù)工作的穩(wěn)定進(jìn)行。在配置的過程中還需要保障模塊數(shù)量的合理性，在具體應(yīng)用的過程中需要結(jié)合自動化控制的實際需求選擇模塊的數(shù)量，在這個過程中需要充分考慮控制系統(tǒng)的安全生產(chǎn)以及持續(xù)生產(chǎn)的基本特點，同時需要在具體安裝時做好備份處理，避免控制器出現(xiàn)問題。在配置的過程中需要加強對經(jīng)濟(jì)性原則的重視，在明確自動化生產(chǎn)配置實際需求的背景下應(yīng)用實用的控制器，在質(zhì)量和基本性能相同的情況下應(yīng)用相對經(jīng)濟(jì)的PLC 模塊。

3.2 配置方法探究

在PLC 控制系統(tǒng)具體使用的過程中需要保障實際控制效果，PLC 在具體應(yīng)用的過程中涉及到很多類型的控制設(shè)備，所以控制設(shè)備在實際安裝的過程中很難保障安裝點的集中，然而在自動化實際生產(chǎn)的過程中需要盡量減少自動化控制系統(tǒng)的建設(shè)支出，所以在實際配置的過程中需要將距離用戶較遠(yuǎn)的設(shè)備和公用PLC 系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行配置，在PLC控制室的管理中需要根據(jù)不同的控制內(nèi)容安裝相應(yīng)的變頻器。液壓站的安裝對系統(tǒng)的監(jiān)測具有非常好的便捷性，所以在具體安裝的過程中可以將遠(yuǎn)距離的終端柜安裝在液壓站，通過這樣的方式可以對系統(tǒng)實際運行狀況進(jìn)行實時性檢測，同時切割站也能夠在系統(tǒng)運行的過程中對遠(yuǎn)距離的終端柜配置起到良好的效果。

3.3 PLC 系統(tǒng)的組態(tài)探究

PLC 的系統(tǒng)組態(tài)主要是指自動化控制系統(tǒng)的模擬過程，系統(tǒng)組態(tài)大多數(shù)被應(yīng)用在對控制方案進(jìn)行修改的過程。系統(tǒng)組態(tài)對于自動化控制控制方案的修改具有重要的意義，所以在方案修改的時候需要將自動化控制的模塊與外部鏈接設(shè)備進(jìn)行有效的連接，同時需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)性的調(diào)整，在這樣的過程中應(yīng)用組態(tài)操作對自動化控制系統(tǒng)方案進(jìn)行及時調(diào)整。PLC 空難管制系統(tǒng)的機架主要是應(yīng)用擴(kuò)展機架和組態(tài)共同組裝完成，所以在具體安裝和使用的過程中需要嚴(yán)格遵照相應(yīng)的安裝規(guī)則和使用規(guī)則，在特殊位置中需要依據(jù)組態(tài)安裝的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)相應(yīng)的模塊。

在系統(tǒng)實際應(yīng)用的過程中需要嚴(yán)格監(jiān)測組態(tài)的相關(guān)參數(shù)信息，應(yīng)用有效的措施對CPU 的參數(shù)進(jìn)行有效的過濾，這是組態(tài)參數(shù)信息最重要的獲取過程，如果沒有這個過程就會對組態(tài)參數(shù)信息造成嚴(yán)重的影響，在具體組態(tài)安裝的過程中需要加強對組態(tài)匹配特性的重視，這將取決于模塊的相應(yīng)名稱以及機架的安排號。

應(yīng)用可編程控制器對自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行升級改造能夠顯著提升工作效率和質(zhì)量，在實際應(yīng)用的過程中可以對工作人員實時性監(jiān)測提供重要的技術(shù)保障，相關(guān)工作人員可以在工作中及時掌控相關(guān)的參數(shù)信息，應(yīng)用這樣的方式可以促使控制過程變的更透明，同時也可以依據(jù)相應(yīng)的問題提出針對性的解決方案。

4 結(jié)語

繼電器是傳統(tǒng)自動化控制手段中常見的應(yīng)用措施，但是在實際應(yīng)用的過程中通常會表現(xiàn)出非常明顯的弊端，所以在現(xiàn)代化發(fā)展的進(jìn)程中需要積極引用現(xiàn)代化的PLC 系統(tǒng)，應(yīng)用PLC 系統(tǒng)的優(yōu)勢保障生產(chǎn)工作的連續(xù)性和實際控制效果，保障工業(yè)自動化控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)的過程中能夠充分發(fā)揮實際效能，同時也可以充分保障自動化生產(chǎn)的各個流程能夠處在安全透明的條件下，在這樣的背景下能夠在發(fā)現(xiàn)問題的時候及時調(diào)整改變控制方案，進(jìn)而可以達(dá)到最佳的控制效果。