基于PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置及組態(tài)分析

單長坤

（青島科技大學(xué)，山東　青島　261500）

基于PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置及組態(tài)分析

單長坤

（青島科技大學(xué)，山東青島261500）

自動(dòng)化控制系統(tǒng)是科學(xué)發(fā)展中出現(xiàn)可部分代替人類思維反復(fù)進(jìn)行較為復(fù)雜操作的控制系統(tǒng)。其在提高生產(chǎn)效率，節(jié)省物力、人力等方面的消耗都起著重要作用。本文分析了基于PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置及組態(tài)，為改進(jìn)系統(tǒng)提供相關(guān)思路。

PLC；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；配置組態(tài)

自動(dòng)化是人類科學(xué)發(fā)展過程中產(chǎn)生的可解放勞動(dòng)力，提高效率的重要研究方向。自動(dòng)化控制系統(tǒng)成為世界各國科學(xué)界投入最多人力、物力進(jìn)行研發(fā)的項(xiàng)目之一，它也標(biāo)志著一個(gè)國家的科學(xué)發(fā)展水平。

PLC被稱為可編程控制編輯器，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，成為企業(yè)主要的工業(yè)自動(dòng)化控制的選擇。

1 PLC的工作原理

1.1PLC的組成

PLC對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)而言，相當(dāng)于大腦在人體中發(fā)揮的作用。它指揮著其它部分按照編好的程序進(jìn)行工作。與計(jì)算機(jī)相比，PLC的程序略顯簡單，無法勝任如計(jì)算機(jī)控制一般的復(fù)雜工作，但它仍可以在較為復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行工作，發(fā)揮其作用。PLC的組成和計(jì)算機(jī)類似，包括：電源、CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等。

此外，PLC還包括了編程的部分。人們可在編程設(shè)備上進(jìn)行程序的編輯和調(diào)試，也實(shí)時(shí)掌握PLC的參數(shù)，評(píng)估目前的狀態(tài)。PLC為用戶提供平臺(tái)，用戶可在上面分享編程的成果，實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)動(dòng)操作，提高效率。而編程軟件也是當(dāng)前最熱門的研發(fā)熱點(diǎn)，需要大量人才，前景廣闊。

1.2PLC的工作流程

在整個(gè)系統(tǒng)中，CPU的作用是監(jiān)督整個(gè)PLC的工作流程，一旦發(fā)生錯(cuò)誤，CPU可立即發(fā)現(xiàn)，并向人發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。只有在供電的情況下，PLC才能不斷地循環(huán)工作。流程如下：

啟動(dòng)電源，對(duì)PLC進(jìn)行初始化操作。之后，PLC開始對(duì)自身進(jìn)行周期性的診斷。對(duì)其電源、電路、程序等部分進(jìn)行檢查，確保其使用正常。

在連接好其他設(shè)備后，實(shí)現(xiàn)PLC與它們之間的信息交互，確認(rèn)各部分之間連接通暢，都可以正常工作。此時(shí)，PLC可進(jìn)入工作程序，并對(duì)獲得的結(jié)果進(jìn)行保存。

對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行處理。期間，PLC必須處于循環(huán)掃描狀態(tài)，直至結(jié)果處理完成才能關(guān)閉。

2 基于PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置研究

2.1PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置原則

想要配置好整個(gè)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，必須按照從整體到局部的原則進(jìn)行。完成后，重復(fù)修改調(diào)整是必要的，有時(shí)也需對(duì)其進(jìn)行更新，完善配置，直到用戶滿意。具體來講是：

（1）繼承和持續(xù)發(fā)展原則：PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的投入使用已有數(shù)年時(shí)間，實(shí)踐中的反饋出的問題都可以成為實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的參考。借鑒前人在同類產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)思路，使配置能夠適用于之后的同種類型產(chǎn)品。例如，檢測(cè)水質(zhì)量的PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用到污水處理，水質(zhì)監(jiān)測(cè)等方面。在這幾個(gè)應(yīng)用中可采用同一個(gè)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，不必重新開發(fā)。這樣既吸取了前人的經(jīng)驗(yàn)，又對(duì)其進(jìn)行了完善和創(chuàng)新，節(jié)省許多人力、物力，利于其發(fā)展。

（2）完整性原則：PLC是整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的最重要部分，因此在設(shè)計(jì)它的過程中，不僅要考慮其本身，而要從整體出發(fā)，包括除PLC之外的其他組成部分，甚至備份的部分，使之能夠成為協(xié)調(diào)運(yùn)行的完整體系。

（3）經(jīng)濟(jì)性原則：PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)是實(shí)際中應(yīng)用廣泛的系統(tǒng)，有著很大的市場(chǎng)前景和空間。因此，需要設(shè)計(jì)者從經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的角度出發(fā)，盡可能的降低研發(fā)成本和運(yùn)行成本，使其能夠更為廣泛地應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)生活當(dāng)中。但在研發(fā)過程中，必不可少地還是要進(jìn)行實(shí)物測(cè)試，確保不存在錯(cuò)誤和疏漏。

2.2PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置方法

根據(jù)既有公式，首先，設(shè)計(jì)者可對(duì)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。其次，模塊是設(shè)計(jì)者需要分析并設(shè)計(jì)的部分。電壓是影響輸入工作的重要因素，直流電和交流電必須辨明，電壓信號(hào)的穩(wěn)定性，是否具備所要求的間隔條件都是在配置之前就需要了解清楚的。

而對(duì)于輸出點(diǎn)而言，需要在確定半導(dǎo)體，繼電器等的輸出模式后，再確定其輸出模式。通信是PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的十分重要的一環(huán)，它涉及到了不同地理位置的裝置。一旦通信中的一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生錯(cuò)誤，可能會(huì)導(dǎo)致信息的缺失不完整，自動(dòng)化控制出現(xiàn)錯(cuò)誤。如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修正，可能會(huì)造成很大的損失。因此，保持通訊信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性是整個(gè)自動(dòng)化過程成功的關(guān)鍵。

目前，PLC的通訊是通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行的，它通過不同的網(wǎng)絡(luò)層之間的信息交互，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的信息聯(lián)通。

2.3公用PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的具體配置

PLC公共使用也占其應(yīng)用的一個(gè)部分。和小范圍內(nèi)的使用不同，公用的PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)通常會(huì)面臨安裝范圍大，成本上升等問題。

以節(jié)省成本和確保系統(tǒng)穩(wěn)定性為前提，公用PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以配置兩個(gè)遠(yuǎn)程終端柜以及兩個(gè)操作平臺(tái)，這樣優(yōu)化了電路設(shè)計(jì)，減少了拉線和其他設(shè)備的數(shù)量，不但實(shí)現(xiàn)了費(fèi)用上的節(jié)省，同時(shí)也減少了故障發(fā)生的可能性，為維修人員的檢查和維修提供了方便。

3 基于PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組態(tài)分析

3.1組態(tài)的基本內(nèi)容

組態(tài)實(shí)際上是一種模擬過程，當(dāng)技術(shù)人員安裝好PLC后，需要對(duì)其重新設(shè)置，并修改其模塊化參數(shù)。根據(jù)客戶的需求，對(duì)配制好的系統(tǒng)進(jìn)行修改，也是PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的重要工作。

在PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，機(jī)架部分要進(jìn)行主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架的組態(tài)，而機(jī)架是需要按照一定的規(guī)范進(jìn)行配置的，電源、中央處理器、接口模塊的安裝槽位都必須符合規(guī)定。對(duì)于主機(jī)架而言，組態(tài)過程的配置是要根據(jù)分布來進(jìn)行的，不容許隨機(jī)更改。與主機(jī)架的要求不同，擴(kuò)展機(jī)架就按照網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)配置進(jìn)行分析。確定擴(kuò)展機(jī)架的位置后，對(duì)其進(jìn)行安裝，并添加模塊。

3.2模塊組態(tài)的參數(shù)分析

模塊組態(tài)分析是組態(tài)分析中關(guān)鍵所在，其中所包含的參數(shù)需要多次重復(fù)測(cè)量和標(biāo)定。為方便之后的分析，其中的各項(xiàng)參數(shù)要在循環(huán)模擬中進(jìn)行反復(fù)測(cè)定，以確保其準(zhǔn)確性。標(biāo)定參數(shù)可根據(jù)之前測(cè)得的的數(shù)據(jù)結(jié)果，最后針對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并指導(dǎo)系統(tǒng)的修改。

用戶可在PLC中設(shè)置過濾時(shí)間，那么中央處理器就可在工作前獲得相應(yīng)的參數(shù)，并采樣取得平均值；若沒有設(shè)置過濾時(shí)間，則用戶在訪問系統(tǒng)時(shí)獲得的就是當(dāng)前輸入的參數(shù)值。過濾時(shí)間設(shè)置與否應(yīng)當(dāng)提前考慮并進(jìn)行設(shè)置。

4 結(jié)語

PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的使用已深入到許多行業(yè)當(dāng)中，憑借其較高的靈活性和穩(wěn)定性發(fā)揮著不可替代的作用。

本文也提出了目前PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)在配置和組態(tài)方面存在的一些問題，并提出了相關(guān)的意見。PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)必定會(huì)在不斷完善中應(yīng)用到更多行業(yè)當(dāng)中，成為其他行業(yè)發(fā)展的助力。

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Confi guration and analysis of PLC-based automatic control system

TPZ73

1009-797X（2016）10-0085-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.10.033

單長坤（1982-），男，研究生（在讀），研究方向?yàn)榭刂乒こ獭?/p>

2016-04-11