基于PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

劉治國

【摘? 要】電氣自動(dòng)化技術(shù)是工業(yè)產(chǎn)業(yè)智能化、體系化發(fā)展的重要支撐，近年來，越來越多的人對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和功能的要求逐漸提高。產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，產(chǎn)品復(fù)雜程度也逐步提高，傳統(tǒng)的單功能品種大批量生產(chǎn)方式受到了挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)對(duì)各大生產(chǎn)型企業(yè)形成了威脅。自動(dòng)化設(shè)備是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)必備設(shè)備，探究其PLC自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案有很大現(xiàn)實(shí)意義，為現(xiàn)代化設(shè)備電氣控制系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展指明了方向。

【Abstract】Electrical automation technology is an important support for the intelligent and systematic development of industrial industry. In recent years， more and more people have gradually improved the requirements of product quality and function. The cycle of product renewal is becoming shorter and shorter， and the complexity of products is gradually increasing. The traditional mass production of single-function varieties has been challenged. This challenge poses a threat to major productive enterprises. Automation equipment is the basic and necessary equipment of modern industrial production. It is of great practical significance to explore the design scheme of PLC automation system， which points out the direction for the innovation and development of electrical control system of modern equipment.

【關(guān)鍵詞】下料機(jī);PLC;電氣控制自動(dòng)化;系統(tǒng)設(shè)計(jì);要點(diǎn)

【Keywords】 blanking machine; PLC; electrical control automation; system design; key points

【中圖分類號(hào)】TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）09-0167-03

1 引言

電氣自動(dòng)化控制為當(dāng)下機(jī)電專業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中不斷專研的重點(diǎn)內(nèi)容之一，以PLC自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)備管理與控制策略的開發(fā)，在很大程度上為設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)控提供強(qiáng)大的理論支持。

2 PLC的介紹

2.1 定義

可編程邏輯控制器（PLC），主要包括系統(tǒng)軟件與用戶應(yīng)用軟件兩個(gè)方面，為一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，將計(jì)算機(jī)設(shè)備設(shè)定為基礎(chǔ)，微電子、信息技術(shù)為管理的核心策略，和常規(guī)計(jì)算機(jī)技術(shù)相比較，其具備了工業(yè)聯(lián)動(dòng)性，在完成多種工業(yè)現(xiàn)代化控制要求的編程語言與流程方面表現(xiàn)出較高適用性，使用效果也是可圈可點(diǎn)的。

2.2 工作原理

PLC技術(shù)以PC機(jī)為基礎(chǔ)，使用某些軟件操作系統(tǒng)與方法，實(shí)現(xiàn)測(cè)算、調(diào)控、存儲(chǔ)及編程等諸多功能，而后以I/O模塊為載體，全面采集現(xiàn)場(chǎng)總線物理設(shè)備數(shù)據(jù)及傳送相關(guān)信號(hào)。結(jié)合PLC結(jié)構(gòu)構(gòu)成與軟件系統(tǒng)的開發(fā)需求，可以將其運(yùn)轉(zhuǎn)過程細(xì)化為編程環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境兩部分，不同的運(yùn)行要求、環(huán)境條件對(duì)PLC的運(yùn)作流程的要求也有別，故而實(shí)踐中要求相關(guān)人員對(duì)其做出處理與完善。

2.3 功能

一是限時(shí)控制功能，結(jié)合PLC系統(tǒng)提供的定時(shí)器，可以做出詳細(xì)化設(shè)計(jì)，為后期調(diào)用創(chuàng)造便利條件。二是條件控制功能，結(jié)合PLC控制器設(shè)定的與、或、非邏輯指令，智能處理繼電器串聯(lián)、并聯(lián)等串并聯(lián)有關(guān)的銜接形式。三是實(shí)現(xiàn)步進(jìn)控制，等同于開展下一道生產(chǎn)工序的關(guān)鍵工作，在上一道生產(chǎn)工序結(jié)束后，直接步入寄存器的移位設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，保證生產(chǎn)工序順利推進(jìn)。

3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

3.1 了解并熟悉工藝流程及產(chǎn)品特性

全面分析被控制系統(tǒng)是PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，需要整體了解與認(rèn)識(shí)所有信息。設(shè)計(jì)人員在完成現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查任務(wù)后，結(jié)合采集到的材料，并充分和操作人員進(jìn)行溝通，整體掌握被控目標(biāo)對(duì)象的條件、功能、動(dòng)作時(shí)序、電氣系統(tǒng)與機(jī)械及液壓間相關(guān)性等信息，判斷PLC系統(tǒng)是否需要聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、系統(tǒng)運(yùn)作形式及人機(jī)界面等有關(guān)內(nèi)容。

3.2 科學(xué)選擇硬件

設(shè)備操作面一般配有人機(jī)界面（觸摸屏）、急停按鈕、開機(jī)按鈕、關(guān)機(jī)按鈕、信號(hào)燈（帶蜂鳴器）、復(fù)位按鈕。根據(jù)具體需要搭配。電控柜配有斷路器、繼電器、開關(guān)電源、濾波器、PLC單元、遠(yuǎn)程I/O模塊、伺服驅(qū)動(dòng)模塊、伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器等。本機(jī)由于機(jī)器占地面積較大，集中布線不方便，所以采用分布式遠(yuǎn)程I/O模塊?？刂扑欧膊捎每偩€結(jié)構(gòu)連接。

4 通訊鏈路設(shè)計(jì)

4.1 I/O線纜通信設(shè)計(jì)

本接口電路用4點(diǎn)繼電器實(shí)現(xiàn)，繼電器控制端（輸入端）由PLC控制Y輸出信號(hào)來接通和切斷，輸出口5根線，一個(gè)公共端加4個(gè)信號(hào)線，完全提供給外圍使用。外圍提供給我們的輸入信號(hào)直接引入PLC輸入端。

4.2 以太網(wǎng)通信設(shè)計(jì)

外圍接口電路用于和上下游交互信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，動(dòng)作信號(hào)的傳遞，此電路只能用來交互位信號(hào)，及通斷和有無，不能交互數(shù)據(jù)，所以又增加了Enternet連接，PLC選用帶以太網(wǎng)口的CPU，配合交換機(jī)擴(kuò)展端口，用于連接上下游設(shè)備，下游設(shè)備為同系列PLC CPU，所以采用簡(jiǎn)單CPU通訊如下。

通訊模式有“讀取”和“寫入”，這里設(shè)置為讀取。

通信設(shè)置：執(zhí)行時(shí)間（ms）/請(qǐng)求觸點(diǎn)，若選定時(shí)，請(qǐng)輸入定時(shí)執(zhí)行時(shí)間;若選請(qǐng)求時(shí)，請(qǐng)輸入請(qǐng)求用的軟元件。

傳送源：請(qǐng)新建對(duì)方的IP地址。

位元件：點(diǎn)數(shù)以16點(diǎn)起設(shè)置，類型自選。

字元件：點(diǎn)數(shù)以字為單位，這里設(shè)置為90個(gè)字，本機(jī)從D8101開始傳送到對(duì)方D9502開始。

設(shè)置完成寫入?yún)?shù)重啟PLC即可生效。

4.3 控制回路設(shè)計(jì)

設(shè)置有開機(jī)、關(guān)機(jī)、復(fù)位、急停按鈕，對(duì)應(yīng)電路圖如圖4所示。

按下“電源·開”，設(shè)備上電，開按鈕燈變綠色;按下“復(fù)位”，MC2接觸器吸合，動(dòng)力電源上電;按下“電源·關(guān)”，設(shè)備斷電，關(guān)按鈕燈變紅色;按下“急?！保瑑H動(dòng)力電路斷電，PLC等直流電未斷。

4.4 伺服運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)

PLC程序開發(fā)如圖5所示。

分塊寫的好處是清晰明了，對(duì)后期查找修改維護(hù)很方便，也便于其他工作人員查看。

程序開發(fā)應(yīng)分塊進(jìn)行。

01報(bào)警提示功能塊：對(duì)于設(shè)備異?？梢苑诸愖龀鰣?bào)警。

02數(shù)據(jù)計(jì)算功能塊：這里增加配方位置計(jì)算，用于自動(dòng)計(jì)算各品種位置實(shí)現(xiàn)快速切換。

03、04、05機(jī)械手定位功能塊：控制機(jī)械手動(dòng)作用的基礎(chǔ)功能塊。

06手動(dòng)操作功能塊：用于手動(dòng)操作設(shè)備維護(hù)等情況。

07自動(dòng)運(yùn)行功能塊：用于開啟自動(dòng)生產(chǎn)流程。

08動(dòng)作輸出功能塊：所有輸出信號(hào)全部寫到此方便快速查找。

關(guān)于自動(dòng)運(yùn)行模塊遵循下面邏輯關(guān)系圖寫（見圖6）。

【參考文獻(xiàn)】

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【2】許兵.關(guān)于電氣工程及其自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用分析[J].電子測(cè)試，2020，74（06）：132-133+135.