探討基于PLC的工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

丘建明

摘要：科學(xué)技術(shù)帶動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，如今先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，讓工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平明顯提高?；诖?，本文研究了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，先是介紹了PLC技術(shù)，其次研究了系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過本文研究，以期為PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用提供借鑒，讓PLC控制系統(tǒng)得到更加廣泛的使用，從而降低工業(yè)生產(chǎn)的成本，推動(dòng)工業(yè)行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);工業(yè)控制系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1PLC技術(shù)

PLC是可編程邏輯控制器的簡稱，經(jīng)過學(xué)者的研究，對PLC做出了定義：在工業(yè)環(huán)境中所使用的電子裝置，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化操作。其中含有儲存器可以負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行，控制機(jī)械展開工業(yè)生產(chǎn)。在工業(yè)控制系統(tǒng)中使用PLC具有較高的實(shí)用性和安全性，在維護(hù)上十分方便，耗能也相對較低。在工業(yè)系統(tǒng)中開關(guān)量、生產(chǎn)活動(dòng)以及模擬量的控制，都依靠PLC技術(shù)完成。在處理數(shù)據(jù)以及聯(lián)網(wǎng)通信等方面，這項(xiàng)技術(shù)也有著廣闊的應(yīng)用前景。

2基于PLC的工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1設(shè)計(jì)原則

在PLC工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí)，需要注意的遵守以下原則：

（1）安全原則。在設(shè)計(jì)PLC工業(yè)控制系統(tǒng)時(shí)，要保證控制系統(tǒng)運(yùn)行安全。（2）科學(xué)性原則。設(shè)計(jì)PLC工業(yè)控制系統(tǒng)要根據(jù)被控對象情況進(jìn)行，要根據(jù)實(shí)際需要展開設(shè)計(jì)，讓控制得到最大化實(shí)現(xiàn)。因此要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)著眼于生產(chǎn)現(xiàn)場，全面搜集資料，依照機(jī)械設(shè)備以及電氣設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀，形成科學(xué)全面的控制計(jì)劃。（3）經(jīng)濟(jì)性原則?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)要重視運(yùn)行過程中的成本，只有控制成本才能提高經(jīng)濟(jì)收益，簡化系統(tǒng)有助于降低維護(hù)成本。（4）適用性原則，工業(yè)控制系統(tǒng)要根據(jù)工業(yè)技術(shù)和需要的變化，適當(dāng)改動(dòng)控制系統(tǒng)，要求PLC有著良好的適應(yīng)性。設(shè)計(jì)上要選擇合適的傳感器、控制開關(guān)、顯示器以及繼電器等，并以此選擇合適的機(jī)型、電源、容量。設(shè)計(jì)控制程序時(shí)要利用流程圖和PLC梯形圖，由于控制程序關(guān)系到系統(tǒng)安全程度，要經(jīng)過多次調(diào)試，讓程序滿足設(shè)計(jì)實(shí)際需要。

2.2硬件設(shè)計(jì)

在硬件設(shè)計(jì)上，主要是對電氣設(shè)備、監(jiān)視設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、控制設(shè)備、通信互聯(lián)設(shè)備以及液壓設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)備作為生產(chǎn)活動(dòng)的執(zhí)行設(shè)備，需要通過傳送帶、機(jī)床、送料帶以及機(jī)械手實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)功能。在電氣設(shè)備中，需要在配電柜、控制柜以及其他外部設(shè)備上安裝PLC程序?？刂葡到y(tǒng)的監(jiān)視功能依賴于攝像頭、監(jiān)視器以及解碼器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)。液壓設(shè)備中液壓缸、液壓站以及液壓閥中使用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。詳細(xì)地講，PLC主要有CPU模塊、存儲器、電源以及輸入輸出單元等硬件。其中CPU發(fā)揮著重要作用，儲存用戶的數(shù)據(jù)和程序，采集生產(chǎn)現(xiàn)場輸入裝置的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，診斷PLC電源以及電路。內(nèi)部存儲器作為半導(dǎo)體電路，具有良好的記憶功能，可以分成系統(tǒng)程序的存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)程序的存儲器用來對程序進(jìn)行儲存，包括監(jiān)控程序、管理程序以及編譯程序。PLC全部模塊的運(yùn)行要依靠電源模塊提供電能支持。

2.3軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)作為工業(yè)控制系統(tǒng)的核心，主要包括PC程序設(shè)計(jì)、PLC程序設(shè)計(jì)以及界面動(dòng)畫設(shè)計(jì)等。首先對主控PC程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，從數(shù)據(jù)庫、PC通訊、PLC通訊三個(gè)模塊展開設(shè)計(jì)。要求PLC和PC可以傳遞命令和數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)時(shí)，先綜合分析程序，根據(jù)PC主控程序復(fù)雜繁瑣的特征，從實(shí)際情況著手進(jìn)行設(shè)計(jì)，明確程序和設(shè)備的關(guān)聯(lián)。再劃分PC主控程序的模塊，讓獨(dú)立模塊具備各自功能。要對程序模塊進(jìn)行調(diào)試，保證各個(gè)模塊穩(wěn)定執(zhí)行功能的同時(shí)，發(fā)揮出綜合作用。其次設(shè)計(jì)PLC程序，通過PLC程序讓生產(chǎn)線采集數(shù)據(jù)、控制順序以及運(yùn)算功能得以實(shí)現(xiàn)。內(nèi)部包括CPU模塊、電源、存儲器以及輸入輸出單元等。CPU模塊作為程序核心，決定著PLC程序發(fā)揮的作用。設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇合理的傳感器、繼電器以及電機(jī)等設(shè)備。利用PLC梯形圖以及控制流程圖來確定控制程序，并不斷調(diào)試PLC、控制程序以及設(shè)備，讓工業(yè)控制需求得以實(shí)現(xiàn)。最后設(shè)計(jì)PC程序。在控制系統(tǒng)中動(dòng)畫PC程序是一種模擬平臺，對生產(chǎn)線生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行模擬，通過動(dòng)畫模式反映出來。在控制系統(tǒng)中，使用界面PC程序作為操作平臺，將狀態(tài)信息提供給用戶，讓用戶可以使用PC程序控制生產(chǎn)線活動(dòng)。需要注意的是，動(dòng)畫PC和界面PC可以接收執(zhí)行主控指令，并向主控PC提供反饋信息。

2.4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在工業(yè)控制系統(tǒng)中，使用PLC統(tǒng)一調(diào)動(dòng)獨(dú)立模塊，經(jīng)過多次調(diào)試試驗(yàn)，讓生產(chǎn)線活動(dòng)得到滿足。在調(diào)試過程中，外界因素會給硬件設(shè)備帶來一定影響，使用PLC程序可以提高獨(dú)立模塊的協(xié)調(diào)性，降低外界環(huán)境的影響。同時(shí)使用PLC程序可以讓控制系統(tǒng)得到初始化，設(shè)備在初始化之后繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。初始化主要是通過復(fù)位設(shè)備和設(shè)備自檢實(shí)現(xiàn)，完成后系統(tǒng)正式啟動(dòng)，操作人員在PC界面上操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制操作生產(chǎn)線。在生產(chǎn)線中應(yīng)用PLC程序，設(shè)置自動(dòng)控制、半自動(dòng)控制以及手動(dòng)控制三種模式。將控制系統(tǒng)調(diào)至自動(dòng)狀態(tài)，使用自動(dòng)模式的PLC程序，遠(yuǎn)程的主控PC可以對系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。將生產(chǎn)模式調(diào)整為手動(dòng)模式，使用手動(dòng)模式的PLC程序，操作人員可以使用文本控制器對生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行控制。

3結(jié)束語

綜上所述，本文基于PLC技術(shù)的研究，系統(tǒng)地分析了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)上要遵守安全性原則、科學(xué)性原則、經(jīng)濟(jì)性原則、適用性原則，通過硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、手動(dòng)控制以及半自動(dòng)控制三種模式，不需要大量員工參與系統(tǒng)，減少了大量人力成本。同時(shí)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自檢和調(diào)整控制，降低外界因素帶來的影響，穩(wěn)定保證生產(chǎn)功能。