劉天元

【摘 要】可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱PLC，當(dāng)前PLC已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的電子運(yùn)算操作裝置當(dāng)中，它能夠利用編制程序內(nèi)的存儲(chǔ)區(qū)來執(zhí)行邏輯、順序、定時(shí)及算數(shù)等運(yùn)算指令，而且利用相關(guān)設(shè)備還可以實(shí)現(xiàn)模擬式、數(shù)字式的輸入輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)過程的控制。對(duì)此，本文就PLC工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，并提出一些可供參考的意見與措施。

【關(guān)鍵詞】PLC；工業(yè)控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

1.基于PLC工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的核心是軟件，整個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)的控制調(diào)度、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)存儲(chǔ)、狀態(tài)顯示等環(huán)節(jié)。其中主要包含了主控PC程序、界面PC程序、PLC程序及動(dòng)畫PC程序，但從整體來看，PC程序和PLC程序是最為重要的。

在工業(yè)控制系統(tǒng)當(dāng)中，PLC程序主要是起到生產(chǎn)線全過程控制、數(shù)據(jù)采集處理及邏輯運(yùn)算的作用，在PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)中包含了有電源模塊、內(nèi)部存儲(chǔ)器模塊、CPU模塊等，而這些模塊根據(jù)一定的規(guī)則可以實(shí)現(xiàn)自由組合與配置。在實(shí)際的工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，為了進(jìn)一步方面其設(shè)計(jì)與調(diào)試，因此往往會(huì)根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際需要來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上所有設(shè)備的手動(dòng)、半自動(dòng)與自動(dòng)控制操作，因此PLC程序在設(shè)計(jì)上也應(yīng)該與此三種控制模式對(duì)應(yīng)，具體如下。

1.1自動(dòng)模式

在生產(chǎn)線處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，PLC會(huì)自動(dòng)進(jìn)入自動(dòng)模式并受到遠(yuǎn)程主控PC的程序控制及運(yùn)行，在連續(xù)性的完成控制動(dòng)作之后便不再受到文本顯示器的控制。

1.2半自動(dòng)模式

如果生產(chǎn)線處于調(diào)試或錯(cuò)誤狀態(tài)時(shí)，PLC程序能夠進(jìn)入到半自動(dòng)模式中，此時(shí)PLC半自動(dòng)動(dòng)作將會(huì)受到文本顯示器的控制來完成操作。

1.3手動(dòng)模式

如果生產(chǎn)線處于調(diào)試或錯(cuò)誤狀態(tài)時(shí)，PLC程序能夠進(jìn)入到手動(dòng)模式中，同半自動(dòng)模式一樣，PLC手動(dòng)動(dòng)作將會(huì)受到文本顯示器的控制來完成操作。

其次，PLC工業(yè)控制系統(tǒng)主控PC程序的設(shè)計(jì)本身就是極為復(fù)雜的一項(xiàng)工程，因此要想搭建出一個(gè)功能強(qiáng)大、科學(xué)合理的程序框架極為重要，正因如此在PLC程序的整體設(shè)計(jì)上更應(yīng)該引起重視。根據(jù)現(xiàn)代經(jīng)典程序設(shè)計(jì)方法來看，PC程序的設(shè)計(jì)首先要對(duì)其實(shí)際需求，即哪些功能需要得以實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析，同時(shí)在PC程序與其他設(shè)備間關(guān)系上的處理上也要合理對(duì)待。此外，各程序模塊的劃分、各模塊相應(yīng)功能的實(shí)現(xiàn)都應(yīng)該得到考慮，在這些功能都得到實(shí)現(xiàn)之后再行調(diào)試程序模塊并進(jìn)行整體性能上的優(yōu)化。

以卷煙生產(chǎn)設(shè)備為例，生產(chǎn)卷煙所需的卷接、制絲及包裝設(shè)備，PLC控制系統(tǒng)在卷煙生產(chǎn)線中起著決定性作用，從某種程度上來說，PLC是否能夠準(zhǔn)確的接受指令并嚴(yán)格按照程序執(zhí)行命令關(guān)系到產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量與效率。當(dāng)前我國(guó)大多數(shù)卷煙設(shè)備PLC主要為兩種模式，即整體式與模塊式，二者各有優(yōu)劣。整體式PLC體積小，但是輸入輸出端子個(gè)數(shù)固定，而模塊式PLC則可以結(jié)合所需來進(jìn)行拓展，但是它一旦發(fā)生故障很容易由于接線處較為復(fù)雜難以找出問題所在?？偠灾?，雖然PLC在卷煙生產(chǎn)線的生產(chǎn)中有著很強(qiáng)的抗干擾能力，但是在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中，其存在的干擾問題還是比較復(fù)雜的， 因此PLC工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須要對(duì)這一個(gè)問題加以考慮，避免運(yùn)算或程序錯(cuò)誤現(xiàn)象的發(fā)生。

另外，PLC的上位機(jī)為主控PC，它的任務(wù)主要是負(fù)責(zé)向PLC程序發(fā)出控制命令，并寫入執(zhí)行控制任務(wù)的時(shí)間，然后PLC程序能夠讀取到當(dāng)前設(shè)備的工作狀態(tài)、時(shí)間及自檢時(shí)間參數(shù)等指標(biāo)。但是對(duì)于界面PC來說，界面PC的客戶機(jī)才是主控PC，它只需要接受界面PC所發(fā)出的操作指令，并反饋相應(yīng)的工作狀態(tài)與信息即可。需要注意的是，就主控PC自身來看，它還需要對(duì)各個(gè)設(shè)備反饋的各類狀態(tài)、數(shù)據(jù)與命令分類進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)工作，如果從整體結(jié)構(gòu)上進(jìn)行細(xì)分，一般分為下列三個(gè)重要模塊。

（1）數(shù)據(jù)庫模塊，負(fù)責(zé)主控PC對(duì)系統(tǒng)所收發(fā)的命令進(jìn)行分類計(jì)算、存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)。

（2）PLC通訊模塊，實(shí)現(xiàn)主控PC同PLC之間控制命令與數(shù)據(jù)的相互傳輸。

（3）PC間通訊模塊（一般為界面PC同動(dòng)畫PC間的通訊模塊），實(shí)現(xiàn)此二者之間的數(shù)據(jù)、控制命令的相互傳輸。

2.生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的調(diào)試與生產(chǎn)

2.1控制系統(tǒng)模板的測(cè)試

眾所周知，工業(yè)控制系統(tǒng)的調(diào)試模塊大多都集中在PLC、液壓及機(jī)械等硬件設(shè)備的調(diào)試上，但是液壓、機(jī)械設(shè)備經(jīng)常會(huì)因?yàn)閬碜杂谕獠織l件及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，因此人們很大程度上都會(huì)在PLC、液壓、機(jī)械設(shè)備的調(diào)試上進(jìn)行調(diào)整，以最大限度的降低外部環(huán)境對(duì)硬件設(shè)備所造成的影響。

就機(jī)床而言，它有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、繁瑣的工序，而且在各個(gè)執(zhí)行結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置上都有著較為嚴(yán)格的限制條件，因此在編寫PLC整體程序之前首先應(yīng)該對(duì)該設(shè)備內(nèi)部各機(jī)構(gòu)單獨(dú)的進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，在此過程中可以通過運(yùn)用文本顯示器等設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)試，從而保證其準(zhǔn)確性，如果在此過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤則應(yīng)該及時(shí)調(diào)整，一直到正確調(diào)試通過。其次，在單獨(dú)機(jī)構(gòu)調(diào)試無誤、完畢之后應(yīng)將機(jī)床內(nèi)的各機(jī)構(gòu)程序進(jìn)行整合，同時(shí)在PLC端口接入到臨時(shí)主動(dòng)PC時(shí)開始在線控制機(jī)床的整體動(dòng)作，盡可能的實(shí)現(xiàn)主控PC收發(fā)命令的良好效果。最后在PLC整體程序確認(rèn)無誤之后就可以同主控PC聯(lián)機(jī)，進(jìn)而讓主控PC能夠達(dá)到控制所有工位、所有設(shè)備的遠(yuǎn)程控制的目的，并系統(tǒng)調(diào)試整個(gè)生產(chǎn)線。

2.2生產(chǎn)線的初始化

通常情況下在生產(chǎn)線控制系統(tǒng)整體運(yùn)行之前應(yīng)該對(duì)生產(chǎn)線上各機(jī)構(gòu)設(shè)備進(jìn)行初始化工作，在這一環(huán)節(jié)中主要包含設(shè)備復(fù)位及設(shè)備自檢這兩個(gè)方面。設(shè)備復(fù)位實(shí)際上就是讓所有設(shè)備內(nèi)所有機(jī)構(gòu)回復(fù)到初始位置，這一過程有利于下一步生產(chǎn)環(huán)節(jié)的運(yùn)行；設(shè)備自檢則不斷會(huì)對(duì)設(shè)備上所有傳感器進(jìn)行檢測(cè)，而且還會(huì)對(duì)所有執(zhí)行動(dòng)作參數(shù)預(yù)先采集并發(fā)送到生產(chǎn)線上，確保設(shè)備在自動(dòng)模式生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)同實(shí)際執(zhí)行時(shí)間的對(duì)比?？偟膩碚f，如果設(shè)備復(fù)位和設(shè)備自檢過程中如果工業(yè)控制系統(tǒng)出現(xiàn)了錯(cuò)誤信息，那么就必須要嚴(yán)格的按照錯(cuò)誤信息來重新進(jìn)行調(diào)試，直至設(shè)備復(fù)位及設(shè)備自檢順利完成，這樣便可以開始正常的工作運(yùn)行。

2.3生產(chǎn)線的正式運(yùn)行

對(duì)于生產(chǎn)線而言，其正式的工作運(yùn)行是通過界面PC直接進(jìn)行控制和操作的，工作人員只需要在界面PC上進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作就能夠達(dá)到控制整個(gè)生產(chǎn)線運(yùn)行的目的。下面給出了一則表格，反映出了生產(chǎn)線在正常的工作運(yùn)行當(dāng)中實(shí)際性能指標(biāo)同手動(dòng)作業(yè)的比較：

生產(chǎn)性能指標(biāo)對(duì)比表

從上表可以明顯的看出，生產(chǎn)線投入正常的運(yùn)行工作之后能夠達(dá)到最初設(shè)計(jì)的要求，而且同傳統(tǒng)的手動(dòng)作業(yè)方式相比具有效率高、耗時(shí)小、人員少、安全、靈活的特點(diǎn)。生產(chǎn)線控制操作人員僅僅只需要在控制室利用界面PC就能夠?qū)崿F(xiàn)整條生產(chǎn)線的全面控制，即使在運(yùn)作當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，控制系統(tǒng)也能夠自動(dòng)停止生產(chǎn)線，從而避免安全事故問題的發(fā)生。值得一提的是，在發(fā)生錯(cuò)誤之后能夠在界面PC上反映出具體的出錯(cuò)設(shè)備與信息，這對(duì)于方便工作人員檢修、調(diào)試具有重要的作用。

3.結(jié)語

總而言之，PLC作為現(xiàn)代控制技術(shù)的核心內(nèi)容，已經(jīng)成功的設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的全自動(dòng)控制，當(dāng)前很多單位都已經(jīng)將PLC應(yīng)用到生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中并取得了良好效果。從整體上看，通過大量的生產(chǎn)測(cè)試表明，PLC工業(yè)控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)能夠達(dá)到擬定的要求，這對(duì)于全面提高生產(chǎn)工作自動(dòng)化程度、降低生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)有著重要意義。 [科]

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