基于PLC的自動化控制系統(tǒng)的配置及組態(tài)分析

陳立松

[摘? ? 要] 隨著我國工業(yè)不斷發(fā)展進步，工業(yè)自動化水平也不斷提高，談及工作與自動化，我們必須談到工程控制計算機，在當前的工業(yè)生產過程中，自動化設備的控制離不開工控機，而在工控機眾多的類別中，可編程控制器（PLC）的安全性和可靠性都比較好，應用范圍也非常廣泛，本文將針對PLC的自動化控制系統(tǒng)的配置及組態(tài)情況進行分析。

[關鍵詞] PLC;自動化控制系統(tǒng);配置;組態(tài)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 13. 024

[中圖分類號] TP315? ? [文獻標識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2019）13- 0054- 02

0? ? ?引? ? 言

當前工業(yè)生產的主要發(fā)展方向是自動化和智能化，在這樣的背景要求下，工程控制計算機的應用顯得非常重要，在眾多種類的工程控制計算機中PLC具有抗干擾性強、安全性好等顯著優(yōu)點，其作為傳統(tǒng)繼電器產品的代替者從本質上解決了繼電器產品在工業(yè)自動化流程中的缺陷，PLC作為工控機的一種它的基本構成和其他工控機種類相似，同樣是帶有明顯電腦特性的中間產品。伴隨著工業(yè)發(fā)展和工業(yè)生產總量的提升，我們有必要針對工業(yè)自動化控制下同進行詳細的分析，下面本文將重點對應用了PLC的自動化控制系統(tǒng)就行分析[1]。

1? ? ? 自動化控制系統(tǒng)設計必要性分析

在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，我們大量應用了分布式控制系統(tǒng)，這是由于分布式控制系統(tǒng)的應用技術沒有很高，易于在工業(yè)生產之中大量應用，但同時我們也應該清楚地認識到分布式控制系統(tǒng)存在較大的安全性問題，首先是其系統(tǒng)的獨立性，分布式控制系統(tǒng)對于整個生產系統(tǒng)的控制來源于其獨立的控制系統(tǒng)，在整體監(jiān)控方面相關工作人員無法在其進行控制的過程中對其進行有效監(jiān)控，其次，界面顯示情況作為我們了解控制系統(tǒng)整體狀況的重要信息來源是我們必須要掌握的，但是分布式控制系統(tǒng)其顯示界面不固定，在人及反饋上表現(xiàn)出其明顯的劣勢，最重要的是，分布式控制系統(tǒng)在自動化控制效果上能夠發(fā)揮的作用已經不能滿足現(xiàn)代工業(yè)自動化生產需求，控制效果有限，其智能程度比較差，不能對控制系統(tǒng)中的各個開關工作情況進行記錄，同時也無法將其組建的實施情況進行匯報，這讓工作人員對于其系統(tǒng)工作情況無法了解，在其出現(xiàn)故障是也不好對其故障點進行判斷，所以進行自動化控制系統(tǒng)設計非常有必要[2]。

2? ? ? 可編程控制器（PLC）工作流程

2.1? ?PLC主要含義

PLC是一種能夠針對相關自動化操作要求，依靠自身CPU的處理幫助，來進行邏輯運算并將相應情況下正確的操作指令傳遞給用戶，用以來實現(xiàn)工業(yè)生產自動化的相應控制流程。在長期研究中我們發(fā)現(xiàn)，PLC不僅能夠在編程處理中發(fā)揮其相關作用，同時他對于數(shù)字信號的輸入及輸出功能完全能夠用于對工業(yè)自動化系統(tǒng)的控制上，自動化系統(tǒng)的構件，主要依靠于在相關情況下控制系統(tǒng)對于操作端下達的相關指令，在CPU的幫助下，PLC能夠有效利用自身的指令輸出能力來實現(xiàn)邏輯運算、順序控制、計數(shù)、定時、計算等相關工作，并依此來實現(xiàn)對工業(yè)自動化系統(tǒng)的整體控制。PLC系統(tǒng)的保障基礎是電力的供應，只要保持正常供電，該硬件設備能夠完成既定的多種任務，并且在循環(huán)性造作上顯著減少人力操作，節(jié)約了人力成本，同時也加快了工作效率降低了因人為操作產生失誤的概率，是一種能夠有效保障工業(yè)自動化生產順利進行的控制系統(tǒng)[3]。

2.2? ?主要工作流程

（1）PLC的主要工作流程主要有三個部分，首先是輸入采樣階段，該階段主要在系統(tǒng)完成初始化后，由系統(tǒng)自身的掃描功能對相關的輸入數(shù)據(jù)進行分析，判斷其準確性、穩(wěn)定性以及安全性，并且它能根據(jù)具體的控制項目對輸入的數(shù)據(jù)進行分析，將部分無用數(shù)據(jù)自動過濾，保障其執(zhí)行信息的高效性和穩(wěn)定性，在為其供電后其會將所有繼電器構件進行復位操作，將控制系統(tǒng)中的計時計數(shù)及其他相關的邏輯計數(shù)信息全部清零，在完成相關的初始化的全過程后，PLC將會針對自身進行自檢，診斷自身當前供電狀態(tài)和相關信息數(shù)據(jù)的完整，依此來確保其工作過程中的安全性保障工作質量[4]。

（2）掃描及信息交互。進入到信息交互階段就意味著PLC本身要與其外接設備之間進行相關的數(shù)據(jù)互通，在確保外接設備與PLC連接狀態(tài)良好傳輸穩(wěn)定的情況下確保該過程的穩(wěn)定，根據(jù)使用者需求和相關的輸入數(shù)據(jù)，來展開相關系統(tǒng)的自動化控制，并且依照使用者需要對相應的自動化操作流程進行檢查，依照正確的邏輯順序對整個自動化控制的工作進行計算[5]。

（3）輸出及信息處理。該過程在掃描用戶階段執(zhí)行完畢后開始，這時可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段，輸出刷新部分，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，其控制指令直接作用于控制系統(tǒng)外的其他相關設備，實現(xiàn)對外部設備的自動化控制功能，PLC對于數(shù)據(jù)命令進行循環(huán)掃描，保障其自動控制過程的連續(xù)性，這對于邏輯相同的重復性生產工作有著重要的效果，能夠大量降低人工干預所耗費的人力資源，保持工作的快速高效。

3? ? ? 基于PLC的自動化控制系統(tǒng)的組態(tài)分析

3.1? ?配置原則

自動化控制系統(tǒng)中需要多個可編程控制器，在對其進行配置的過程中，我們必須遵守配置原則，所謂配置就是在PLC的應用中以最為貼合自身實際情況的方式來有效利用，在當前的應用理念中，在配置過程中我們首先要注意的是PLC產品的品牌類型選擇，在品牌類型的選擇中，首先我們要明確各不同品牌產品的使用差異性，明確其質量，要根據(jù)自身需求盡量選擇具有繼承性的產品，這主要是為了實際應用后的相關維護工作能夠順利進行。其次是確定模塊數(shù)量，其主要條件是滿足自身自動控制要求的情況下所需相關模塊的數(shù)量，在這一過程中我們必須考慮到整個控制系統(tǒng)的安全與持續(xù)生產特點，要在模塊數(shù)量確認的過程中留出備份，以防止任何一部分的控制器出現(xiàn)問題。最后是經濟性問題，構建工業(yè)自動化生產系統(tǒng)所需的資金投入非常巨大，我們在整體組件的選擇上都需要注意到其經濟性特點，首先明確自動化控制需求，根據(jù)需求選擇合適類型的控制器，在質量和性能相同的情況下選擇更具經濟性的PLC模塊進行使用[6]。

3.2? ?配置方法

在使用公用PLC系統(tǒng)的過程中，為了達到相應的控制效果，使用的控制設備的種類也比較多，因此設備安裝點在范圍上無法保持一個相當?shù)募卸?，為了在配置過程中減少整個自動化控制系統(tǒng)的建設支出，我們需要將距客戶較遠的終端設備與公用PLC系統(tǒng)進行共同配置，在PLC控制室中，我們需要根據(jù)控制內容的不同來安裝相應的變頻器。由于液壓站的位置對監(jiān)測有著非常好的便捷性，所以我們可以將需要進行監(jiān)測的遠距離終端柜安裝在這里，對整個系統(tǒng)的運行狀況進行實時監(jiān)測，在系統(tǒng)實際控制的過程中，切割站對于遠距離終端柜的配置也能起到良好的控制效果。

3.3? ?組態(tài)分析

PLC自動化控制系統(tǒng)的模擬過程我們將其稱之為系統(tǒng)組態(tài)，系統(tǒng)組態(tài)主要是在需要對控制控制方案進行修改時進行的一個過程。它對于修改自動控制系統(tǒng)控制方案有著重要的意義，我們在進行控制方案修改時，也需要將自動化控制模塊與外部設備進行連接或者對其網(wǎng)絡通訊進行調整，在這個過程中實施組態(tài)操作來完成自動化控制系統(tǒng)控制方案的修改。PLC空難管制系統(tǒng)的機架是由擴展機架與主要幾家進行組態(tài)而來的，在安裝過程沖需要遵守相關的操作準則，主要是注意相關部件與其對應槽位的安裝規(guī)則，在位置確定的情況下依照組態(tài)的標準增加相應的控制模塊[7]。

在組態(tài)相關參數(shù)的獲取過程中，需要CPU對其根據(jù)相關方法進行參數(shù)過濾，這是組態(tài)參數(shù)獲取的關鍵過程，如果CPU沒有執(zhí)行這一步驟的操作，相關的組態(tài)參數(shù)將無法正常得出。組態(tài)匹配特性，模塊相應的名稱以及機架安排號等都由組態(tài)參數(shù)決定。

4? ? ? 運行效果分析

使用可編程控制器對自動化控制系統(tǒng)進行改造升級，可以明顯提升其工作效率以及工作過程的穩(wěn)定性，同時其工作過程中的人員實時監(jiān)測能夠得到保證，相關人員能夠隨時了解其控制參數(shù)，讓整個控制過程變得更為透明，針對相應的問題也容易提出針對性的解決方案。PLC不僅僅是各種硬件系統(tǒng)的組合同時也必須在控制軟件方面得到保障，只有相關硬件安裝正確，軟件在各項控制參數(shù)上符合自動化控制要求，整個系統(tǒng)才能保持穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)的繼電器開關被PLC替代后，PLC能夠對其中一些實現(xiàn)自動化控制，并且在實際控制效果上有非常明顯的水平提升。針對PLC在工業(yè)自動化生產中的應用，我們要對整個生產控制環(huán)境中的電磁影響做出仔細分析，由于PLC模塊自身結構和控制原理的影響，其對于電磁干擾的抗性并不能做到完美，所以我們應該對整個系統(tǒng)進行不斷的調整，例如對控制系統(tǒng)進行獨立供電，使用隔離器來方式供電過程中引起的電磁干擾等，達到對電磁干擾這種不利因素的控制。在正式使用之前需要進行相當一段時間的試運行，根據(jù)測試數(shù)據(jù)找出相關的問題，并明確問題原因提出解決方案，確保整個系統(tǒng)在正式投入使用之前已經處在較為成熟穩(wěn)定的階段[8]。

5? ? ? 結? ? 語

在使用傳統(tǒng)的控制手段對自動化系統(tǒng)實施控制的過程中，繼電器開關的應用是最為廣泛的，但是其工作中的弊端非常明顯，我們需要利用更具操作連續(xù)性及控制效果的PLC系統(tǒng)來進行更新?lián)Q代，確保工業(yè)自動化控制系統(tǒng)在實際生產過程中的效率和質量。同時確保整個自動化流程處在安全透明的條件下，隨時可以由實際情況來改變控制方案，以求達到最優(yōu)控制效果。

主要參考文獻

[1]王輝，吳曉雪.基于PLC的自動化控制系統(tǒng)的配置及組態(tài)分析[J].計算技術與自動化，2018，37（2）：56-59.

[2]胡毅.基于PLC的自動化控制系統(tǒng)的配置及組態(tài)分析[J].軍民兩用技術與產品，2017（12）：183.

[3]張嫻.PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設計探討[J].科學與信息化，2018（34）：41.

[4]梁新平.基于PLC的自動化生產線控制系統(tǒng)軟件設計[J].電子設計工程，2019，27（2）：109-112.

[5]張小龍.淺談化工自動化系統(tǒng)中PLC控制系統(tǒng)應用[J].中國戰(zhàn)略新興產業(yè)，2018（20）.

[6]許瑩瑩，張劍.基于PLC的電氣自動化模塊化控制水處理系統(tǒng)探討[J].化工管理，2019（1）：112.

[7]張智新.PLC技術和PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設計[J].時代農機，2018，45（9）：243.

[8]梁福臣.PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設計原則及方法[J].自動化應用，2018（10）：27-28.