基于PLC的小型自動化設備功能開發

冼偉發

摘 要：論述了基于PLC的小型自動化設備的功能開發思路。該思路旨在發掘自動化設備在生產、品控等過程中的更多有用功能，充分發揮利用已有的資源發揮更大的設備價值。

關鍵詞：PLC；功能；生產；品控；關鍵量監控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.197

0 引言

在現階段的企業生產中，自動化的切入程度越來越高，企業上自動化的或者自動化技改的需求也日益增加；自動化的服務水平也在提高，像西門子、施耐德、AB等公司可以給大型的生產企業提供的一整套完美的全流水線自動化解決方案。但在中小企業中，由于資金、產能等原因，企業無法也不需要上一整條完整的流水線，部分或者局部的自動化技改成的最優的解決途徑。另外，中小型企業上小型的自動化設備，設備的控制核心以PLC的居多，本論以PLC為控制核心，對設備的功能開發展開論述。

自動化設備分為單機運行、流水線運行，單機運行主要考慮的功能重要實現自身功能就可足夠，流水線運行的還要考慮流水線上、下流的信號銜接：如生產信息、運行速度、用料計算、報警等各種信息。從這個角度出發，該設備的功能總結包括以下：基本的控制功能，數據處理功能、生產組網功能，若需功能擴展，則需考慮設備的生產效率，通訊容量等。

設備功能構成。以下就設備的控制核心PLC的功能構成展開論述，PLC數據來源于I/O、通訊，內部有程序對數據進行處理，輸出控制信號。其內部關系如圖1所示，PLC以外部的硬件為基礎，以程序為核心的內部發揮設備功能。

設備的基本控制功能在此不作過多論述，以下就數據處理功能機、生產組網功能展開論述。

1 數據處理功能

數據處理功能表現為程序的形式，包括傳感信號的處理、關鍵量的監控及預警、通訊數據的處理及通訊監控等。

1.1 傳感信號處理

該功能為保證傳感信號的可靠性。主要有：傳感斷線檢測。傳感斷線檢測主要比較重要的部位使用，在傳感器選型時注重，通常選帶有正常工作高電位的輸入信號表示傳感器接線正常。

1.2 關鍵量的監控及預警

該功能在通常的設備上更多的表現為歷史數據記錄保存，但在真正的功能開發中，該功能需融合于品控中，實現產品的過程品控要求。若關鍵數據分布符合質控圖要求，應在要求的質控圖生成基礎上，利用程序緊跟控制圖，并對已超出控制圖要求范圍的或者超出風險加大的情況下作出對應的報警，在預警之下，不但對操作員進行預警，還需執行預先設置好的流程（程序）對執行機構作出調整指令。控制流程如圖2。

關鍵量監控及預警，這個關鍵量在不同的設備關注的點不同，在塑料混合設備，會關注混合的時間及混合物的溫度（如果有），在包裝設備關注總的包裝時間，塑料擠出設備關注重要部分模體溫度等，數據周期采樣繪制趨勢圖樣，曲線圖樣微分對照質控圖，對風險狀況進行預警，在生產中對以上重要參數有嚴格的管控，該管控可以融入到程序控制里，只要對應運算函數，超出可控范圍，風險增加，設備作出預警或者對應的控制輸出。

另外，對關鍵量的監控運算，可以產生對生產有幫助的數據（圖3），為供料稱重罐的重量變化數據，運行相應的函數可產出對生產參照的數據：提前加料預警、剩余使用量、檢查輸送管道泄漏情況、了解生產波動情況。

1.3 通訊數據的處理及通訊監控

通訊數據處理及通訊監控，通訊并網打通設備壁壘，方便設備間數據的交流。在實際的項目應用中，為保證通訊數據的準確性，通訊設置多種檢測，有些品牌的設備自帶檢測功能，如西門子的PROFIBUS-DP通訊檢測在S7-300 PLC里可以采用FB125功能塊對通訊進行監控預警。若網絡中增加協議轉換器，則需對數據進行驗證，在通用的驗證程序中，以數據的“心跳檢測程序”較為常用，數據發送端發送周期信號，接收端接收到信號后進行信號呆滯檢測，若信號在一個周期內沒有變化，則通訊中有丟包或者通訊已經斷開。

2 生產組網功能

一條高效的生產線都是聯網的。工業網絡有不同品牌的現場總線、通用總線、以太網等，不同的網絡之間需增加網絡協議轉換器，另外還有通訊速率，通訊數據量等的限制。如PROFIBUS-DP現場總線，從站最大的通訊量為：通訊總字節=I+O=488BYTE。超出通訊量部分則需采用指針地址或者時機通訊等辦法才可以正常的通訊上。

3 結語

對于中、小型的設備，功能開發意義主要在運用現有的設備硬件或者適當的加裝外部設備的基礎上，發揮更大的設備價值，達到充分利用已有的資源的目的。

參考文獻：

[1]廖常初.可編程序控制器應用技術第5版[M].重慶大學出版社.

[2]陽憲惠.現場總線技術及其應用（第二版）[M].北京：清華大學出版社.