基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

[摘 要]本文對(duì)基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探究，先分析其重要性與特點(diǎn)，然后再闡述其應(yīng)用前景，最后對(duì)其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行分析。

[關(guān)鍵詞]組態(tài)軟件 PLC控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）01-0031-01

隨著現(xiàn)代自動(dòng)化水平的逐漸提升，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理與控制也逐漸要求自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)?；诮M態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制與監(jiān)管，因此，積極探究基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行控制與管理水平的提升與自動(dòng)化發(fā)展十分重要。

1.基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分析

控制系統(tǒng)需要有完整的控制結(jié)構(gòu)、管理結(jié)構(gòu)與監(jiān)控結(jié)構(gòu)。IPC是監(jiān)控結(jié)構(gòu)的核心，監(jiān)控結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的動(dòng)畫顯示、流程的監(jiān)控與管理、安全監(jiān)管、報(bào)警系統(tǒng)等都是運(yùn)用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)的。PLC是控制結(jié)構(gòu)的核心部件，PLC所具備的的穩(wěn)定性與其較強(qiáng)的抗干擾能力能夠幫助控制層更好的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理?；诮M態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。基于組態(tài)軟件的PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，用戶對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制只需要通過IE進(jìn)入監(jiān)控機(jī)的用戶訪問端，就可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的監(jiān)控，而運(yùn)行相關(guān)的各類報(bào)表與數(shù)據(jù)，用戶可以直接在客戶端進(jìn)行打印?；诮M態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)由遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了一個(gè)虛擬控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況的監(jiān)控與管理。

2.基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)所具備的的重要意義

基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)具備較強(qiáng)的擴(kuò)展性，其具備的擴(kuò)展性也是PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步控制的基礎(chǔ)。基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)與通信技術(shù)相結(jié)合，對(duì)組態(tài)工程中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集與整理，最終將收集整理過后的信息上傳到網(wǎng)上，局域網(wǎng)的同步控制即被實(shí)現(xiàn)。基于組態(tài)軟件的PLC控制技術(shù)結(jié)合了先進(jìn)的控制技術(shù)與先進(jìn)的通信技術(shù)，因此，基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)本身就具備一定的先進(jìn)性。基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)先進(jìn)性的最直接體現(xiàn)就是將傳統(tǒng)控制系統(tǒng)所需要的實(shí)際設(shè)備轉(zhuǎn)換成了虛擬設(shè)備，利用虛擬控制系統(tǒng)，用戶可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管與控制，即用戶可以在客戶端瀏覽實(shí)際運(yùn)行過程的各類數(shù)據(jù)以及報(bào)表，用戶的指令也可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳遞給現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備，大大提升了現(xiàn)場(chǎng)控制工作的效率，降低了現(xiàn)場(chǎng)控制工作人員的工作量。

3.基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用前景分析

基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)具備虛擬控制的功能，該功能應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)控制專業(yè)人才的教學(xué)中具有十分重要的意義。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，社會(huì)對(duì)人才的要求也越來越高，優(yōu)秀的現(xiàn)場(chǎng)控制人才不僅要具備扎實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)控制專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，其還需要掌握一定的現(xiàn)場(chǎng)控制實(shí)際操作能力?；诮M態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬控制，利用其虛擬控制功能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制的教學(xué)不僅能夠降低教學(xué)成本，其還能夠鍛煉學(xué)生實(shí)際控制的能力，其對(duì)優(yōu)秀現(xiàn)場(chǎng)控制人才的培養(yǎng)十分又來?；诮M態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)，結(jié)合了先進(jìn)的通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的更新速度有非常之快，隨著通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的額不斷更新，基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)軟硬件也會(huì)逐漸更新，組態(tài)動(dòng)畫顯示界面以及控制系統(tǒng)的性能會(huì)不斷完善與改進(jìn)，其構(gòu)建的虛擬控制系統(tǒng)也會(huì)更加靈活形象，控制調(diào)試的過程與方法將會(huì)越來越簡(jiǎn)單。

4.基于組態(tài)軟件的PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分析

4.1.基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向介紹

基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向主要有四個(gè)，其分別是網(wǎng)絡(luò)性能的逐漸強(qiáng)化、控制算法的改進(jìn)、通信功能的完善、數(shù)據(jù)信息庫(kù)的豐富。組態(tài)軟件主要有控制算法主要有最優(yōu)控制、神經(jīng)元模糊、滯后補(bǔ)償?shù)取＞W(wǎng)絡(luò)性能的強(qiáng)化需要主要是針對(duì)以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與瀏覽器技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控技術(shù)的改進(jìn)，此外，基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)還需要構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，而監(jiān)控系統(tǒng)需要建立警報(bào)系統(tǒng)，因此，以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的上下級(jí)數(shù)據(jù)信息的傳輸是網(wǎng)絡(luò)性能強(qiáng)化的依據(jù)。組態(tài)軟件需要同時(shí)進(jìn)行各種協(xié)議類型的通信，因此，基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)通信功能的完善重點(diǎn)在于拓展組態(tài)軟件的通信協(xié)議，即使組態(tài)軟件能夠與各種廠家生產(chǎn)的設(shè)備之間進(jìn)行連接與通信，此外，雙向通信也是組態(tài)軟件通信功能完善的主要工作。數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于組態(tài)軟件的應(yīng)用范圍與使用領(lǐng)域有極大的影響，構(gòu)建能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)源交互的數(shù)據(jù)庫(kù)，豐富數(shù)據(jù)庫(kù)的信息與內(nèi)容，構(gòu)建先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)更新模式等都是組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)改進(jìn)的重要方向。組態(tài)軟件既能夠?qū)崿F(xiàn)過程控制，又能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，根據(jù)組態(tài)軟件的功能需求，目前組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的主要方向就是上述的四種。

4.2.基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)工作結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

組態(tài)軟件安裝到微型計(jì)算機(jī)需要通過PLC ，且PLC還是連接上位機(jī)與微型計(jì)算機(jī)的紐帶。PLC將上位機(jī)與微型計(jì)算機(jī)連接之后，需要先將控制程序額的核心編程軟件下載，然后再進(jìn)行組態(tài)軟件的安裝。微型計(jì)算機(jī)安裝好組態(tài)軟件之后，PLC隨即開始工作，之后系統(tǒng)控制只需通過鼠標(biāo)操作桌面上的圖形對(duì)象即可。基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)中，組態(tài)軟件的內(nèi)部數(shù)據(jù)信息、PLC內(nèi)部繼電器的狀態(tài)、計(jì)算機(jī)圖形對(duì)象都是相互連接的，PLC控制系統(tǒng)對(duì)控制指令的輸出需要利用驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，而指令對(duì)執(zhí)行結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)過程主要是依靠輸出模板與外外界數(shù)據(jù)信號(hào)。輸入繼電器將外界的控制反饋信息與控制指令傳輸給PLC，輸出模板會(huì)自動(dòng)與外界斷開，此時(shí)數(shù)據(jù)交換過程只能在組態(tài)軟件與通信數(shù)據(jù)輸出端進(jìn)行，控制對(duì)象的變化將通過客戶端屏幕上的圖像顯示，而輸入的信號(hào)也會(huì)隨著控制對(duì)象的變化而變化?；诮M態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅需要對(duì)數(shù)據(jù)信息與控制過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，其還需要將控制結(jié)果反饋給控制端，以實(shí)現(xiàn)控制信息與運(yùn)行數(shù)據(jù)的雙向傳遞。

4.3.基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分析

通過對(duì)組態(tài)軟件與PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理與性能要求的分析，基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)需要先進(jìn)性控制程序的編寫，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建，再將組態(tài)軟件安裝到微型計(jì)算機(jī)上，并啟動(dòng)軟件。全新的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架完成之后，在通過控制系統(tǒng)輸出信號(hào)，根據(jù)輸出信號(hào)產(chǎn)生的相應(yīng)變量確定變量的類型。組態(tài)軟件無法地理實(shí)現(xiàn)與各種運(yùn)行設(shè)備的數(shù)據(jù)交換工作的，組態(tài)軟件需要在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的輔助下才能實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信息傳遞。PLC控制系統(tǒng)中設(shè)置有繼電器，將繼電器與數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)可以獲得數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)逆溄优c地址，然后系統(tǒng)再根據(jù)地址與鏈接創(chuàng)建顯示窗口，窗口中圖像的變化反應(yīng)的都是與其對(duì)應(yīng)對(duì)象的運(yùn)行過程與實(shí)際反應(yīng)。顯示圖形與對(duì)象關(guān)系的建立可以采用電腦已有的圖像，也可以根據(jù)自身的需求與愛好自主繪制或創(chuàng)建顯示圖像。顯示圖像確定之后，將圖形文件設(shè)置在系統(tǒng)的啟動(dòng)項(xiàng)中，上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)基本完成。設(shè)計(jì)完成之后，將通信線通過PLC與計(jì)算機(jī)連接，將設(shè)計(jì)的PLC控制程序下載并啟動(dòng)使其處于運(yùn)行狀態(tài)，若為出現(xiàn)PLC控制程序修改或測(cè)試的要求則表示控制程序能夠正常進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行控制。

結(jié)束語(yǔ)：

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行控制與監(jiān)管的自動(dòng)化發(fā)展是目前自動(dòng)化生產(chǎn)的主要方向，基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬控制與遠(yuǎn)程控制，探究組態(tài)軟件PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)一步提升現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行控制與監(jiān)控水平十分必要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄒偉，楊平，徐德等.基于MCGS組態(tài)軟件的上位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2008，30（12）：103-108.

作者簡(jiǎn)介：

劉韋（1982.6-），女，漢族，黑龍江肇東人，工學(xué)碩士，任職于濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。