基于PLC的小型自动化设备功能开发

冼伟发

摘 要：论述了基于PLC的小型自动化设备的功能开发思路。该思路旨在发掘自动化设备在生产、品控等过程中的更多有用功能，充分发挥利用已有的资源发挥更大的设备价值。

关键词：PLC；功能；生产；品控；关键量监控

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

0 引言

在现阶段的企业生产中，自动化的切入程度越来越高，企业上自动化的或者自动化技改的需求也日益增加；自动化的服务水平也在提高，像西门子、施耐德、AB等公司可以给大型的生产企业提供的一整套完美的全流水线自动化解决方案。但在中小企业中，由于资金、产能等原因，企业无法也不需要上一整条完整的流水线，部分或者局部的自动化技改成的最优的解决途径。另外，中小型企业上小型的自动化设备，设备的控制核心以PLC的居多，本论以PLC为控制核心，对设备的功能开发展开论述。

自动化设备分为单机运行、流水线运行，单机运行主要考虑的功能重要实现自身功能就可足够，流水线运行的还要考虑流水线上、下流的信号衔接：如生产信息、运行速度、用料计算、报警等各种信息。从这个角度出发，该设备的功能总结包括以下：基本的控制功能，数据处理功能、生产组网功能，若需功能扩展，则需考虑设备的生产效率，通讯容量等。

设备功能构成。以下就设备的控制核心PLC的功能构成展开论述，PLC数据来源于I/O、通讯，内部有程序对数据进行处理，输出控制信号。其内部关系如图1所示，PLC以外部的硬件为基础，以程序为核心的内部发挥设备功能。

设备的基本控制功能在此不作过多论述，以下就数据处理功能机、生产组网功能展开论述。

1 数据处理功能

数据处理功能表现为程序的形式，包括传感信号的处理、关键量的监控及预警、通讯数据的处理及通讯监控等。

1.1 传感信号处理

该功能为保证传感信号的可靠性。主要有：传感断线检测。传感断线检测主要比較重要的部位使用，在传感器选型时注重，通常选带有正常工作高电位的输入信号表示传感器接线正常。

1.2 关键量的监控及预警

该功能在通常的设备上更多的表现为历史数据记录保存，但在真正的功能开发中，该功能需融合于品控中，实现产品的过程品控要求。若关键数据分布符合质控图要求，应在要求的质控图生成基础上，利用程序紧跟控制图，并对已超出控制图要求范围的或者超出风险加大的情况下作出对应的报警，在预警之下，不但对操作员进行预警，还需执行预先设置好的流程（程序）对执行机构作出调整指令。控制流程如图2。

关键量监控及预警，这个关键量在不同的设备关注的点不同，在塑料混合设备，会关注混合的时间及混合物的温度（如果有），在包装设备关注总的包装时间，塑料挤出设备关注重要部分模体温度等，数据周期采样绘制趋势图样，曲线图样微分对照质控图，对风险状况进行预警，在生产中对以上重要参数有严格的管控，该管控可以融入到程序控制里，只要对应运算函数，超出可控范围，风险增加，设备作出预警或者对应的控制输出。

另外，对关键量的监控运算，可以产生对生产有帮助的数据（图3），为供料称重罐的重量变化数据，运行相应的函数可产出对生产参照的数据：提前加料预警、剩余使用量、检查输送管道泄漏情况、了解生产波动情况。

1.3 通讯数据的处理及通讯监控

通讯数据处理及通讯监控，通讯并网打通设备壁垒，方便设备间数据的交流。在实际的项目应用中，为保证通讯数据的准确性，通讯设置多种检测，有些品牌的设备自带检测功能，如西门子的PROFIBUS-DP通讯检测在S7-300 PLC里可以采用FB125功能块对通讯进行监控预警。若网络中增加协议转换器，则需对数据进行验证，在通用的验证程序中，以数据的“心跳检测程序”较为常用，数据发送端发送周期信号，接收端接收到信号后进行信号呆滞检测，若信号在一个周期内没有变化，则通讯中有丢包或者通讯已经断开。

2 生产组网功能

一条高效的生产线都是联网的。工业网络有不同品牌的现场总线、通用总线、以太网等，不同的网络之间需增加网络协议转换器，另外还有通讯速率，通讯数据量等的限制。如PROFIBUS-DP现场总线，从站最大的通讯量为：通讯总字节=I+O=488BYTE。超出通讯量部分则需采用指针地址或者时机通讯等办法才可以正常的通讯上。

3 结语

对于中、小型的设备，功能开发意义主要在运用现有的设备硬件或者适当的加装外部设备的基础上，发挥更大的设备价值，达到充分利用已有的资源的目的。

参考文献：

[1]廖常初.可编程序控制器应用技术第5版[M].重庆大学出版社.

[2]阳宪惠.现场总线技术及其应用（第二版）[M].北京：清华大学出版社.