基于PLC工業控制系統關鍵技術

蘇嘉健

（佛山市技師學院 廣東 佛山 528237）

1 引言

工業控制系統就是集成計算機技術、控制理論以及相關信息方案的系統結構，能對工業生產過程予以實時性檢測和控制，確保優化調度工作的合理性和規范性，不僅能減少能源消耗，還能維持運行安全性，因此，要匹配適當的PLC技術流程，滿足生產需求。

2 基于PLC工業控制系統概述

2.1 程序設計要點

對于整個工業生產控制系統而言，PLC是維持生產線活動和運行操作效率的關鍵區塊，涉及數據的采集、數據的計算分析、指令的制定和處理等，也要對生產線予以順序化控制。在PLC技術應用方案內，中央處理單元是核心部分，因此，其程序設計要點就要落在中央處理器運行和存儲器應用方面。

2.2 程序設計原則

第一，基于PLC工業控制系統技術應用方案要滿足科學性原則。在科學、合理、規范性要求的基礎上，最大程度上滿足應用對象的基本需求。因此，要在PLC程序處理工作開始前對機械設備以及對應電氣元件的原理予以了解，保證控制系統最優化。

第二，基于PLC工業控制系統技術應用方案要滿足經濟性原則。對于工業系統而言，控制項目的基礎成本非常關鍵，要在節約資金的基礎上滿足生產質量和產量的要求，維持運行合理性。

第三，基于PLC工業控制系統技術應用方案要滿足安全性原則。要配合其適用性、安全性標準流程，結合用戶的基礎需求完善安全操作模式，確保及時更新和改進，為工業系統綜合運行效率的提升提供支持。

2.3 控制模式

PLC技術是建立在以微處理器為核心模式的自動化運行裝置上的，匹配數字操作的電子運行系統，就能在可編程存儲器內完成對應指令的讀取和分析，從而建立相應的邏輯運算過程、順序操作過程等，并且借助I/O控制機械過程。PLC的控制模式主要分為手動模式、半自動模式、自動模式。

（1）手動模式，主要應用在工業生產系統中生產線的基礎維修和實際操作調試，需要人工手動操作。

（2）半自動模式，生產線若是一直處于維修或者是應用調試的階段，人工無法實時性操作，就會切換為半自動模式，在不影響整個生產線工作的情況下開展對應處理。

（3）自動模式，利用遠程程序完成操作[1]。

工業控制系統中應用PLC技術要匹配編程要求和具體工序標準，結合現代控制理論，確保能提高操作的合理性、規范性和可行性。

3 基于PLC工業控制系統技術方案

3.1 整體框架

對于整個工業生產線控制系統而言，工業現場的實時性控制非常必要，利用PLC建立實時性穩定可控的運行模式才能維持其運行效率。但是，生產線工藝復雜且執行指令的對應機構較多，若是常規化的PLC系統難免會出現工位執行效果和控制方式不合理的問題。所以，為了盡量避免PLC因為程序代碼復雜以及控制性削弱引發的一系列問題，要配合PLC系統建立“集中-分散”控制方式，對不同的工位匹配對應的PLC設備，從而建立獨立的執行機構控制體系，然后借助遠程總控PC完成對分散PLC系統的統一性調控，優化調度的實效性，也能更好地建立以太網上位/下位機控制網絡機制，優化工業控制系統綜合管控效率。

3.2 硬件模塊

基于PLC工業控制系統硬件模塊主要包括機械設備、液壓設備、電氣設備以及計算機控制設備等，并且配置對應匹配的監控系統，有效完成執行機構對應分析和管理工作。

3.2.1 機械設備

機械設備是整個生產工業系統的核心執行機構，涉及生產線流程的機械手、傳送帶、工位機床等，其中，機械手能負責對應貨物的搬運處理，借助控制模塊就能將貨物運送到指定的位置上。然后，借助傳送帶完成獲取的輸送的傳遞，確保執行動作的連續性，而對應的工位機床則是按照工序落實匹配的動作指令，保證不同的工序由不同的機床執行操作完成。最后，送料帶輸送拆卸部件。

3.2.2 液壓設備

液壓設備是為執行機構提供基礎性動力能源的硬件設施，主要的輸送對象就是機械設備，確保驅動指令的合理性。包括液壓站、液壓閥、壓力繼電器等。

（1）液壓站。主管系統動力能源供給工作，借助液壓泵和儀表等對應設備完成指令傳遞工作。

（2）液壓閥。建立基本控制環節和調節環節，主要涉及溢流閥、單向節流閥和電磁換向閥等，并且對應液壓缸和液壓馬達實現執行環節，能合理性打造完整的驅動模式，維持應用效率。

（3）電氣設備。涉及控制柜內的相關設備，其中防爆控制柜要在工位的外側位置，以保證PLC核心關鍵電氣控制元件運行的穩定性。首先，PLC能有效對工位中每一臺PLC予以控制，連接輸入輸出信號線，利用PLC，輸入/輸出點共60個，設置1個外圍端口和1個端口。其次，PLC擴展機借助PLC的I/O點數擴展功能模塊維持其應用規范。再次，利用串口服器建立網線和串口的轉換體系，從而將專用串口線和PLC外圍端口連接，確保以太網線和控制室之間交換機連接的合理性[2]。其中，串口服務器應用的是5V直流電壓源。最后，固態繼電器應用無觸點通斷電子開關，對應PLC輸出信號驅動固態繼電器，有效結合驅動負載落實匹配指令。

（4）計算機裝備，利用主控PC、界面PC以及交換機等保證信號接收和傳遞。

3.3 軟件模塊

對于整個系統而言，軟件是控制核心，對整個系統的控制調度以及數據處理等單元予以管理，保證參數存儲的合理性。涉及PLC主程序模塊、主控PC程序模塊、界面PC控制模塊以及動畫PC控制模塊等。

3.3.1 PLC程序

對生產線上的所有執行動作予以集中的順序管理和控制，按照數據采集、數據處理、邏輯運算分析等方式整合相應數據，并且配置CPU模塊、電源、輸入/輸出單元以及執行動作內部存儲單元等，按照規則組合提升對應的操作效率。

與此同時，為了便于開展設計調試工作，要對生產線上的所有工位予以對應模式（手動、半自動、自動）的控制。（1）手動控制，生產線出錯、調試指令接收，PLC程序進入手動模式，動作需要配合文本顯示器控制，確保功能合理；（2）半自動控制，生產線出錯或者是接收到調試指令，進入半自動控制模式，動作需要配合文本顯示器控制；（3）自動控制，生產線處于自動運轉狀態，PLC程序直接解鎖自動控制模式，需要受到遠程主控PC的直接指導，配合觸發指令完成循環運行工作，在連續完成控制動作的基礎上，并不受控于文本顯示器。

3.3.2 主控PC程序

主控PC程序是PLC的上位機，在實際工作中主要負責的就是對PLC給予對應的指令信息，在寫入執行時間后，按照PLC讀取進度模式對當前狀態予以讀取，并且形成自檢時間參數和工作狀態反饋參數，有效完成相應內容的處理。

例如，應用轉矩控制模塊，借助外部模擬量的輸入信息對電機軸對外輸出轉矩大小予以處理。若是10V對應5Nm，則外部模擬量為5V時，對應的電機軸輸出量就是2.5Nm，利用主控PC程序對模擬量的設定數值予以修正，就能及時改變力矩參數的大小，并且有效匹配對應的地址數值，從而完成PLC指令的傳達。

另外，主控PC還包括PLC通訊模塊、數據庫模塊以及PC間的通訊模塊，能建立控制指令和數據的傳輸處理，維持時效性應用的規范性[3]。

3.3.3 界面PC程序

對于界面PC而言，主控PC就是其直接對接的客戶機，有效獲取界面PC操作指令后主控PC會回傳工作狀態和出錯信息，以保證數據命令存儲的及時性，也能完成計算和轉發。

3.3.4 動畫PC程序

對整個生產線系統的基礎運行狀態予以模擬，并且以動畫視頻的形式直接在界面上呈現出來，配合管理人員獲取實時性生產線信息，為后續借助界面落實程序操作提供保障，打造更加直觀、合理、規范且可靠的指令應用模式。

4 結語

總而言之，基于PLC工業控制系統在實際應用中要匹配對應模塊的應用流程，建立健全完整的控制框架，發揮軟件模塊和硬件模塊的作用，打造和諧的運行體系，并且配合伺服電機控制模式落實對應指令，提升模擬量控制工作的綜合效果。