基于PLC的小型自動化設(shè)備功能開發(fā)

冼偉發(fā)

摘 要：論述了基于PLC的小型自動化設(shè)備的功能開發(fā)思路。該思路旨在發(fā)掘自動化設(shè)備在生產(chǎn)、品控等過程中的更多有用功能，充分發(fā)揮利用已有的資源發(fā)揮更大的設(shè)備價值。

關(guān)鍵詞：PLC；功能；生產(chǎn)；品控；關(guān)鍵量監(jiān)控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.197

0 引言

在現(xiàn)階段的企業(yè)生產(chǎn)中，自動化的切入程度越來越高，企業(yè)上自動化的或者自動化技改的需求也日益增加；自動化的服務(wù)水平也在提高，像西門子、施耐德、AB等公司可以給大型的生產(chǎn)企業(yè)提供的一整套完美的全流水線自動化解決方案。但在中小企業(yè)中，由于資金、產(chǎn)能等原因，企業(yè)無法也不需要上一整條完整的流水線，部分或者局部的自動化技改成的最優(yōu)的解決途徑。另外，中小型企業(yè)上小型的自動化設(shè)備，設(shè)備的控制核心以PLC的居多，本論以PLC為控制核心，對設(shè)備的功能開發(fā)展開論述。

自動化設(shè)備分為單機運行、流水線運行，單機運行主要考慮的功能重要實現(xiàn)自身功能就可足夠，流水線運行的還要考慮流水線上、下流的信號銜接：如生產(chǎn)信息、運行速度、用料計算、報警等各種信息。從這個角度出發(fā)，該設(shè)備的功能總結(jié)包括以下：基本的控制功能，數(shù)據(jù)處理功能、生產(chǎn)組網(wǎng)功能，若需功能擴展，則需考慮設(shè)備的生產(chǎn)效率，通訊容量等。

設(shè)備功能構(gòu)成。以下就設(shè)備的控制核心PLC的功能構(gòu)成展開論述，PLC數(shù)據(jù)來源于I/O、通訊，內(nèi)部有程序?qū)?shù)據(jù)進行處理，輸出控制信號。其內(nèi)部關(guān)系如圖1所示，PLC以外部的硬件為基礎(chǔ)，以程序為核心的內(nèi)部發(fā)揮設(shè)備功能。

設(shè)備的基本控制功能在此不作過多論述，以下就數(shù)據(jù)處理功能機、生產(chǎn)組網(wǎng)功能展開論述。

1 數(shù)據(jù)處理功能

數(shù)據(jù)處理功能表現(xiàn)為程序的形式，包括傳感信號的處理、關(guān)鍵量的監(jiān)控及預(yù)警、通訊數(shù)據(jù)的處理及通訊監(jiān)控等。

1.1 傳感信號處理

該功能為保證傳感信號的可靠性。主要有：傳感斷線檢測。傳感斷線檢測主要比較重要的部位使用，在傳感器選型時注重，通常選帶有正常工作高電位的輸入信號表示傳感器接線正常。

1.2 關(guān)鍵量的監(jiān)控及預(yù)警

該功能在通常的設(shè)備上更多的表現(xiàn)為歷史數(shù)據(jù)記錄保存，但在真正的功能開發(fā)中，該功能需融合于品控中，實現(xiàn)產(chǎn)品的過程品控要求。若關(guān)鍵數(shù)據(jù)分布符合質(zhì)控圖要求，應(yīng)在要求的質(zhì)控圖生成基礎(chǔ)上，利用程序緊跟控制圖，并對已超出控制圖要求范圍的或者超出風(fēng)險加大的情況下作出對應(yīng)的報警，在預(yù)警之下，不但對操作員進行預(yù)警，還需執(zhí)行預(yù)先設(shè)置好的流程（程序）對執(zhí)行機構(gòu)作出調(diào)整指令?？刂屏鞒倘鐖D2。

關(guān)鍵量監(jiān)控及預(yù)警，這個關(guān)鍵量在不同的設(shè)備關(guān)注的點不同，在塑料混合設(shè)備，會關(guān)注混合的時間及混合物的溫度（如果有），在包裝設(shè)備關(guān)注總的包裝時間，塑料擠出設(shè)備關(guān)注重要部分模體溫度等，數(shù)據(jù)周期采樣繪制趨勢圖樣，曲線圖樣微分對照質(zhì)控圖，對風(fēng)險狀況進行預(yù)警，在生產(chǎn)中對以上重要參數(shù)有嚴格的管控，該管控可以融入到程序控制里，只要對應(yīng)運算函數(shù)，超出可控范圍，風(fēng)險增加，設(shè)備作出預(yù)警或者對應(yīng)的控制輸出。

另外，對關(guān)鍵量的監(jiān)控運算，可以產(chǎn)生對生產(chǎn)有幫助的數(shù)據(jù)（圖3），為供料稱重罐的重量變化數(shù)據(jù)，運行相應(yīng)的函數(shù)可產(chǎn)出對生產(chǎn)參照的數(shù)據(jù)：提前加料預(yù)警、剩余使用量、檢查輸送管道泄漏情況、了解生產(chǎn)波動情況。

1.3 通訊數(shù)據(jù)的處理及通訊監(jiān)控

通訊數(shù)據(jù)處理及通訊監(jiān)控，通訊并網(wǎng)打通設(shè)備壁壘，方便設(shè)備間數(shù)據(jù)的交流。在實際的項目應(yīng)用中，為保證通訊數(shù)據(jù)的準確性，通訊設(shè)置多種檢測，有些品牌的設(shè)備自帶檢測功能，如西門子的PROFIBUS-DP通訊檢測在S7-300 PLC里可以采用FB125功能塊對通訊進行監(jiān)控預(yù)警。若網(wǎng)絡(luò)中增加協(xié)議轉(zhuǎn)換器，則需對數(shù)據(jù)進行驗證，在通用的驗證程序中，以數(shù)據(jù)的“心跳檢測程序”較為常用，數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)送周期信號，接收端接收到信號后進行信號呆滯檢測，若信號在一個周期內(nèi)沒有變化，則通訊中有丟包或者通訊已經(jīng)斷開。

2 生產(chǎn)組網(wǎng)功能

一條高效的生產(chǎn)線都是聯(lián)網(wǎng)的。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)有不同品牌的現(xiàn)場總線、通用總線、以太網(wǎng)等，不同的網(wǎng)絡(luò)之間需增加網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，另外還有通訊速率，通訊數(shù)據(jù)量等的限制。如PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線，從站最大的通訊量為：通訊總字節(jié)=I+O=488BYTE。超出通訊量部分則需采用指針地址或者時機通訊等辦法才可以正常的通訊上。

3 結(jié)語

對于中、小型的設(shè)備，功能開發(fā)意義主要在運用現(xiàn)有的設(shè)備硬件或者適當(dāng)?shù)募友b外部設(shè)備的基礎(chǔ)上，發(fā)揮更大的設(shè)備價值，達到充分利用已有的資源的目的。

參考文獻：

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