基于PLC的自動控制系統設計分析

劉治國

【摘? 要】電氣自動化技術是工業產業智能化、體系化發展的重要支撐，近年來，越來越多的人對產品質量和功能的要求逐漸提高。產品更新換代的周期越來越短，產品復雜程度也逐步提高，傳統的單功能品種大批量生產方式受到了挑戰。這種挑戰對各大生產型企業形成了威脅。自動化設備是現代工業生產的基礎必備設備，探究其PLC自動化系統的設計方案有很大現實意義，為現代化設備電氣控制系統創新發展指明了方向。

【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.

【關鍵詞】下料機;PLC;電氣控制自動化;系統設計;要點

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

【中圖分類號】TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）09-0167-03

1 引言

電氣自動化控制為當下機電專業、工業生產領域中不斷專研的重點內容之一，以PLC自動化技術為基礎的設備管理與控制策略的開發，在很大程度上為設備實現智能化調控提供強大的理論支持。

2 PLC的介紹

2.1 定義

可編程邏輯控制器（PLC），主要包括系統軟件與用戶應用軟件兩個方面，為一種工業控制計算機，將計算機設備設定為基礎，微電子、信息技術為管理的核心策略，和常規計算機技術相比較，其具備了工業聯動性，在完成多種工業現代化控制要求的編程語言與流程方面表現出較高適用性，使用效果也是可圈可點的。

2.2 工作原理

PLC技術以PC機為基礎，使用某些軟件操作系統與方法，實現測算、調控、存儲及編程等諸多功能，而后以I/O模塊為載體，全面采集現場總線物理設備數據及傳送相關信號。結合PLC結構構成與軟件系統的開發需求，可以將其運轉過程細化為編程環境與運行環境兩部分，不同的運行要求、環境條件對PLC的運作流程的要求也有別，故而實踐中要求相關人員對其做出處理與完善。

2.3 功能

一是限時控制功能，結合PLC系統提供的定時器，可以做出詳細化設計，為后期調用創造便利條件。二是條件控制功能，結合PLC控制器設定的與、或、非邏輯指令，智能處理繼電器串聯、并聯等串并聯有關的銜接形式。三是實現步進控制，等同于開展下一道生產工序的關鍵工作，在上一道生產工序結束后，直接步入寄存器的移位設計環節，保證生產工序順利推進。

3 PLC控制系統的設計步驟

3.1 了解并熟悉工藝流程及產品特性

全面分析被控制系統是PLC系統設計的重要基礎，需要整體了解與認識所有信息。設計人員在完成現場調查任務后，結合采集到的材料，并充分和操作人員進行溝通，整體掌握被控目標對象的條件、功能、動作時序、電氣系統與機械及液壓間相關性等信息，判斷PLC系統是否需要聯網狀態、系統運作形式及人機界面等有關內容。

3.2 科學選擇硬件

設備操作面一般配有人機界面（觸摸屏）、急停按鈕、開機按鈕、關機按鈕、信號燈（帶蜂鳴器）、復位按鈕。根據具體需要搭配。電控柜配有斷路器、繼電器、開關電源、濾波器、PLC單元、遠程I/O模塊、伺服驅動模塊、伺服驅動器、變頻器等。本機由于機器占地面積較大，集中布線不方便，所以采用分布式遠程I/O模塊。控制伺服也采用總線結構連接。

4 通訊鏈路設計

4.1 I/O線纜通信設計

本接口電路用4點繼電器實現，繼電器控制端（輸入端）由PLC控制Y輸出信號來接通和切斷，輸出口5根線，一個公共端加4個信號線，完全提供給外圍使用。外圍提供給我們的輸入信號直接引入PLC輸入端。

4.2 以太網通信設計

外圍接口電路用于和上下游交互信號，實現無縫對接，動作信號的傳遞，此電路只能用來交互位信號，及通斷和有無，不能交互數據，所以又增加了Enternet連接，PLC選用帶以太網口的CPU，配合交換機擴展端口，用于連接上下游設備，下游設備為同系列PLC CPU，所以采用簡單CPU通訊如下。

通訊模式有“讀取”和“寫入”，這里設置為讀取。

通信設置：執行時間（ms）/請求觸點，若選定時，請輸入定時執行時間;若選請求時，請輸入請求用的軟元件。

傳送源：請新建對方的IP地址。

位元件：點數以16點起設置，類型自選。

字元件：點數以字為單位，這里設置為90個字，本機從D8101開始傳送到對方D9502開始。

設置完成寫入參數重啟PLC即可生效。

4.3 控制回路設計

設置有開機、關機、復位、急停按鈕，對應電路圖如圖4所示。

按下“電源·開”，設備上電，開按鈕燈變綠色;按下“復位”，MC2接觸器吸合，動力電源上電;按下“電源·關”，設備斷電，關按鈕燈變紅色;按下“急停”，僅動力電路斷電，PLC等直流電未斷。

4.4 伺服運動控制架構

PLC程序開發如圖5所示。

分塊寫的好處是清晰明了，對后期查找修改維護很方便，也便于其他工作人員查看。

程序開發應分塊進行。

01報警提示功能塊：對于設備異常可以分類做出報警。

02數據計算功能塊：這里增加配方位置計算，用于自動計算各品種位置實現快速切換。

03、04、05機械手定位功能塊：控制機械手動作用的基礎功能塊。

06手動操作功能塊：用于手動操作設備維護等情況。

07自動運行功能塊：用于開啟自動生產流程。

08動作輸出功能塊：所有輸出信號全部寫到此方便快速查找。

關于自動運行模塊遵循下面邏輯關系圖寫（見圖6）。

【參考文獻】

【1】潘杰.基于PLC的M7130平面磨床電氣控制系統設計[J].河南科技，2020，56（16）：63-65.

【2】許兵.關于電氣工程及其自動化控制中PLC技術的應用分析[J].電子測試，2020，74（06）：132-133+135.