基于 PLC 的小型自動(dòng)化設(shè)備功能開發(fā)分析

屠彬

摘 要：自動(dòng)化設(shè)備主要涵蓋流水線運(yùn)行與單機(jī)運(yùn)行兩種形式，單機(jī)運(yùn)行僅需要對(duì)關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)加以考慮即可，而流水線運(yùn)行則需要對(duì)下流和線上信號(hào)銜接進(jìn)行充分考慮，比如用料計(jì)算、生產(chǎn)信息、報(bào)警以及運(yùn)行速度等。對(duì)此，本文簡單介紹 PLC 系統(tǒng)情況，并分析以 PLC 為基礎(chǔ)小型設(shè)備的功能開發(fā)方法，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)企業(yè)以及人員提供參考，共同促進(jìn)我國工業(yè)自動(dòng)化穩(wěn)定、健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PLC;自動(dòng)化設(shè)備;功能開發(fā)

前言：當(dāng)前，企業(yè)開展生產(chǎn)活動(dòng)過程中，自動(dòng)化程度日益增加，企業(yè)在自動(dòng)化技改以及自動(dòng)化需求不斷增加。并且自動(dòng)化服務(wù)水平也不斷提高，比如 AB、施耐德和西門子等公司可以為生產(chǎn)企業(yè)提供自動(dòng)化流水線方案。然而對(duì)于中小型企業(yè)，基于產(chǎn)能與資金等方面影響，無法設(shè)置完整的自動(dòng)化流水線，主要通過局部或是部分自動(dòng)化技改滿足自身發(fā)展需要。同時(shí)中小企業(yè)通常會(huì)選擇PLC 控制核心或是小型PLC 設(shè)備。

1?? PLC系統(tǒng)分析

1.1???? PLC 概述

PLC 即 Programmable Logic Controlle（r可編程邏輯控制器），其是美國企業(yè)產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)技術(shù)方面要求不斷增加背景下誕生。20世紀(jì)60年代，通用公司調(diào)整生產(chǎn)線過程中，發(fā)現(xiàn)接觸器以及繼電器控制系統(tǒng)維護(hù)困難、噪音大、體積大、可靠性差以及修改困難等，因此提出“通用十條”指標(biāo)。數(shù)字化設(shè)備公司在1969年研制出 PDP-14，通用公司通過生產(chǎn)線試用，取得良好效果。隨后，日本在1971年研制出 DCS-8控制器，德國在1973年研制出控制器。我國在1973年開始研制PLC，并于1977年開始向工業(yè)行業(yè)推廣PLC。

PLC 屬于一種自動(dòng)化運(yùn)算控制器，其涵蓋微處理器，能夠隨時(shí)通過內(nèi)存裝置載入以及執(zhí)行控制指令[1]。主要由電源、輸入接口、輸出接口、數(shù)據(jù)內(nèi)存、指令以及 CPU 構(gòu)成。早期 PLC 僅能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯控制，因此以 Pro- grammable Logic Controller 命名，在不斷發(fā)展過程中，逐漸出現(xiàn)多機(jī)通信、邏輯控制以及時(shí)序控制等功能，所以被改名為 Programmable Controller，然而由于其 PL 縮寫和 Personal Computer 縮寫存在沖突，同時(shí)由于習(xí)慣，人們還是采用 Programmable Logic Controller 名稱，同時(shí)延續(xù) PLC 縮寫。

現(xiàn)階段，工業(yè)領(lǐng)域中的 Programmable Logic Controller 與緊湊電腦主機(jī)較為相似，具有可靠性以及拓展性等優(yōu)勢，所以在各類工業(yè)產(chǎn)業(yè)控制方面應(yīng)用較為廣泛。不論是 DCS 系統(tǒng)還是 FCS 系統(tǒng)均大量使用PLC 控制器。

1.2???? PLC 特點(diǎn)

PLC 系統(tǒng)安全性能突出。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)融合 PLC 系統(tǒng)，能夠有效促進(jìn)其抗干擾性能。即便基于信號(hào)復(fù)雜背景，也能夠提高設(shè)備運(yùn)行可靠性與安全性，能夠有效促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量與效率。

PLC 系統(tǒng)操作便捷。在設(shè)備中融合 PLC 系統(tǒng)能夠有效簡化系統(tǒng)指令傳遞流程，保證操作人員可以充分理解相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而減少操作難度。基于此，可以促使自動(dòng)化設(shè)備穩(wěn)定、正常工作，同時(shí)由于其安全性能突出，所以對(duì)于操作人員并無較高的技術(shù)要求。不僅可以促進(jìn)生產(chǎn)效率，還可以減少人工成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[2]。

PLC 系統(tǒng)效率突出。繼電器是 PLC 系統(tǒng)核心部件，與傳統(tǒng)設(shè)備相比， 繼電器結(jié)構(gòu)具有較大差異，其不需要導(dǎo)線即能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此過程不需要對(duì)節(jié)點(diǎn)變位時(shí)間進(jìn)行考慮。同時(shí)，因?yàn)槔^電器運(yùn)行過程中無需對(duì)返回系數(shù)考慮，促使操作方式更加簡化，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)處理便捷性。

3?? PLC設(shè)備功能開發(fā)

3.1???? 數(shù)據(jù)處理

通過程序形式即能夠了解數(shù)據(jù)處理情況，主要涵蓋傳感信號(hào)、通訊數(shù)據(jù)處理以及關(guān)鍵量監(jiān)控等。

（1） 傳感信號(hào)。該處理功能目的促使信號(hào)更加可靠，一般為傳感斷線檢測，在重要部位應(yīng)用較為廣泛，需要重視傳感器選型工作。一般，高電位輸入信號(hào)較好，代表傳感器的接線質(zhì)量滿足要求。

（2） 關(guān)鍵量監(jiān)控預(yù)警。主要通過設(shè)備上記錄保存歷史數(shù)據(jù)體現(xiàn)該功能，然而開展具體功能開發(fā)工作時(shí)，需要對(duì)其和品控進(jìn)行融合，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)品控目標(biāo)。如果重要數(shù)據(jù)分布與質(zhì)控圖要求相符，則需要在質(zhì)控圖生成前提下，借助程序?qū)刂茍D進(jìn)行跟蹤處理，同時(shí)若是風(fēng)險(xiǎn)增加或是超出控制圖范圍則會(huì)進(jìn)行報(bào)警，不僅能夠向操作人員預(yù)警，還能夠?qū)︻A(yù)先設(shè)置流程進(jìn)行有效執(zhí)行，將調(diào)整指令發(fā)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)[3]。見下圖。

需要注意，設(shè)備不同關(guān)鍵量也會(huì)存在差異，塑料混合設(shè)備中，主要對(duì)混合物溫度與混合時(shí)間有所關(guān)注;包裝設(shè)備中主要對(duì)報(bào)裝時(shí)間有所關(guān)注等。趨勢圖樣通過周期數(shù)據(jù)生成，圖樣微分和質(zhì)控圖進(jìn)行對(duì)照，并針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)隱患展開預(yù)警。開展生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，需要嚴(yán)重管控上述關(guān)鍵參數(shù)，可以與程序控制相融合，只要相關(guān)運(yùn)算函數(shù)超出控制要求，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)提升，設(shè)備即能夠進(jìn)行預(yù)警以及展開控制等。

同時(shí)，在關(guān)鍵量運(yùn)算方面，能夠得到促進(jìn)生產(chǎn)工作的數(shù)據(jù)，比如，針對(duì)供料稱重罐數(shù)據(jù)情況，結(jié)合相關(guān)函數(shù)即能夠得到參照數(shù)據(jù)，可以及時(shí)了解剩余用量、加料預(yù)警、生產(chǎn)波動(dòng)等情況。

（3） 通訊數(shù)據(jù)處理與通訊監(jiān)控。對(duì)于該功能，主要通過通訊并網(wǎng)將設(shè)備壁壘打通，促使各個(gè)設(shè)備之間能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)分享與交流。應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，為了有效提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，將多種檢測設(shè)置在通訊系統(tǒng)中，一些品牌設(shè)備會(huì)提前為客戶設(shè)置檢測功能，例如，西門子 PROEIBUS-DP 的檢測工作，可以借助 FB125模塊在S7-300PC 中，針對(duì)通訊展開監(jiān)控預(yù)警工作。如果將協(xié)議轉(zhuǎn)化器設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)中，那么應(yīng)該嚴(yán)格驗(yàn)證數(shù)據(jù)，對(duì)于通用驗(yàn)證程序，較長常用的就是“心跳檢測”，發(fā)送端進(jìn)行周期信號(hào)發(fā)送，接收端完成信號(hào)接收之后展開呆滯檢測工作，若是在一個(gè)周期內(nèi)，信號(hào)沒有出現(xiàn)變化，表明通訊斷開或是出現(xiàn)丟包問題。

3.2???? 生產(chǎn)組網(wǎng)

通過聯(lián)網(wǎng)提高生產(chǎn)線工作效率，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)、通用總線和現(xiàn)場總線等品牌較多，應(yīng)該將協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)置在不同網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)還存在通訊數(shù)據(jù)量以及通訊速率等方面限制。例如，對(duì)于 PROEIBUS-DP 的現(xiàn)場總線而言，其從站通訊量最大值是：通訊字節(jié)=O+I=488BYTE。對(duì)于通訊量的超出部分，應(yīng)該通過時(shí)機(jī)通訊或是指針地址等手段實(shí)現(xiàn)正常通訊。

結(jié)語：綜上所述，對(duì)于小型設(shè)備或是中型設(shè)備而言，主要通過增設(shè)外裝設(shè)備以及運(yùn)用原有設(shè)備硬件體現(xiàn)功能開發(fā)的腳趾，將設(shè)備價(jià)值充分發(fā)揮出來，提高資源利用效率。對(duì)此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該積極通過傳感信號(hào)、關(guān)鍵量監(jiān)控預(yù)警、通訊數(shù)據(jù)處理與通訊監(jiān)控、生產(chǎn)組網(wǎng)等功能開發(fā)，提高小型設(shè)備整體性能，減少大型設(shè)備采購，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備成本控制，同時(shí)，還能夠有效促進(jìn)生產(chǎn)效率，進(jìn)而提高自身經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李成祥， 張耀磊， 沈毅軍，等. 基于 PLC 的鈑金成型自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2018，34（3）：163-166.

[2] 周銀成. 電氣自動(dòng)化設(shè)備中 PLC 控制系統(tǒng)的應(yīng)用 [J]. 電子測試，2018，404（23）：106-107.

[3] 劉爾聃. 電氣自動(dòng)化設(shè)備中 PLC 控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2018， （01）：P.5-5.