基于PLC 技術的工業自動化控制實現

曹烈銘

（西南鋁業（集團）有限責任公司，重慶 401326）

0 引言

PLC 控制指可編程邏輯控制器控制方式，在現代工業控制技術不斷發展的過程中，PLC 技術的使用具備重要技術控制價值。充分展現工業自動化技術應用PLC 的控制關系，就要在現代工業自動化建設發展中，充分展現PLC 控制技術應用方式，與其他具體控制方式相結合，轉變技術控制對策，以此保證在對策控制轉變過程中，提高工業自動化的建設水平。分析PLC控制技術在工業自動化中的應用，目的是根據工業自動化應用中的PLC 控制方式，明確相應的技術控制要點，在工業自動化建設不斷發展時轉變實施技術的要素，提高工業自動化技術應用效果。

1 PLC 技術的控制原理

在工業領域中廣泛使用的PLC 技術具有較高的安全性，還具備模塊化、網絡化優勢，因此成為工業自動化設備必備要素，還能夠為具體控制提供解決對策，滿足工業行業發展需求。PLC在具體工業自動化應用中，并非在一個階段實現，而是利用不同階段配合實現。一般包括樣本錄入收集、程序執行和結果輸出3 個階段[1]。

（1）樣本錄入收集。在此階段中，PLC 主要是利用掃描方式讀取相應的輸入狀態，使其在PLC 映像區控制單元中存儲，實現采樣輸入工作，進入到執行的階段中。此時，為了保證數據與輸入狀態的精準性，系統能夠自動刷新數據，在程序執行與結果輸出過程中，數據不會發生改變。

（2）程序執行階段。在程序執行過程中，用戶程序為PLC 自動掃描，保證讀入程序。在掃描過程中，一般都是利用先上后下或先左后右順序實現，然后得到結果，核對此階段結果與采樣階段結果，只要兩者結果相同，就判斷已經執行用戶程序。

（3）結果輸出階段。此階段使用的PLC 技術主要針對樣本錄入收集與程序執行階段控制單元輸入數據與狀態的刷新，CPU 以輸入狀態與數據，使全部輸出在電路中保存，然后利用輸出控制電路來驅動處部設備，實現PLC 輸出的任務[2]。

2 基于PLC 的工業自動化控制

2.1 工業自動化系統的構成

以CKA6140 車床為例，分析工業基于PLC 的工業自動化控制系統的加工特點和工藝。工業自動化系統在設計過程中的主要原則是安全、通用、簡明和具備代表性。設備的整體構成主要包括工作臺、機械手、檢測部分和控制部分等，以此操作較為方便、分工明確、布局合理，圖1 為PLC 控制系統的工作流程。

2.2 工業自動化控制系統的硬件構成

CKA6140 車床中PLC 處理器為Logix5555 型號，此處理器能夠安裝到I/O 框架中，設置處理速度為0.08 k/ms 邏輯指令，設置標準內存為168 KB，支持4000 個模擬I/O 點與1000 多個離散點。多任務操作系統能夠支持32 個可組態周期性與連續性任務，在I/O 框架中任何槽中插入，利用背板實現通信。Ligix5555 處理器通過ContrlL ogix 系統和網絡連接，通過SERCOS 網絡監測伺服驅動器相應的鍵參數，實現到達位置與速度信息的實時發送，驅動單元接受云控制運行[3]。

圖1 PLC 控制系統的工作流程

使用非框架式I/O 模塊，整體構成包括1794-IB16、AND 與OB16 的適配器，此模塊指將靈活、低成本模塊化I/O 系統應用到分布式場合中，其具備框架式I/O 功能。PLC 的通信與控制實現通過適配器、DevicNet 網絡線來進行，降低電纜敷設工作量與數量，使安裝周期縮短，便于系統的測試與維護。

ControlLogix 系統指模塊化系統，利用處理器模塊中的1758框架，該框架中有7 個槽，在處理器模塊、軸接口伺服模塊處安裝。模塊在安裝過程中放置到任意槽中，背板在模塊之間相互高速通信，與控制器實現數據的傳遞，通過鏈路使數據發送到某個模塊端口中，并通過背板從模塊端相互傳遞，然后根據另外鏈路發送到最終的目的地中[4]。

2.3 主控PC 程序設計

主控PC 程序屬于設計工業控制系統的主要環節，設計主控PC 的過程融合了PLC、界面和人性化控制。該設計過程中，要充分考慮程序主體設計，由于工作控制系統較為繁瑣且復雜，在設計過程中要使用現代化及簡單化程序設計的方法，通過實際生產線需求劃分功能模塊，保證系統在設計過程中的功能性與合理性。通過各模塊分析，劃分程序模塊，保證模塊功能獨立、相互銜接，使各模塊能夠相互調試，充分發揮其功能。綜合研究整體程序模塊，使各模塊構成整體，實現綜合性能。主控PC 程序設計主要包括通信模塊與數據庫模塊，傳輸主控PC 與PLC的數據和命令。通過主控PC 程序設計與界面、動畫實現命令、數據的傳遞和交流，主控PC 程序在設計過程中屬于工業自動化控制系統整體設計重點，程序設計精確、高效和整體生產控制過程具有密切關系[5]。

2.4 輸入輸出分配

如數控機床，使用PMC 和外部信號交換，主要包括CNC 與PMC 的信號交換和PMC、機床側信號交換。生產線過程中的卡盤、防護門、加工、尾座和機器人取放料信號要預先分配，表1 為PMC 的輸入輸出分配。

針對系統功能的需求，此系統屬于開關量順序控制系統，一共有21 個輸入，17 個輸出。充分考慮成本和今后功能的擴展，使用SIMATIC S7-200SMART 可編程控制器CPU ST30 和易擴展模塊EM DR16 滿足需求[6]。

表1 PMC 的輸入輸出分配

2.5 界面PC 程序

在整體工業生產控制過程中，界面PC 屬于操作的基礎平臺，通過用戶界面對系統的工作狀態進行反饋，使操作人員對操作結果進行反饋，控制生產線。生產線控制通過界面PC、操作人員和內部操作控制系統相互結合，動畫PC 屬于模擬平臺，對實際生產線進行模擬。在實現PLC 工業控制的時候，也要通過界面PC 控制生產線的操作，而且要將控制命令發送到主控PC中，接收反饋信息，進行交互反饋與配合。動畫PC 就是模擬生產線的工作狀態，并且接收主控PC 中的實時信息，模擬目前動態化的生產[7]。

3 結束語

在PLC 控制和工業自動化技術應用過程中，為了使整體控制技術水平得到提高，要對控制技術方式與要素進行分析，以此保證在相應控制技術要素分析中提供給工業自動化技術應用保證。另外，在工業自動化技術應用過程中使用PLC 控制技術，要注意溫度控制、濕度控制與電源抗干擾。