基于PLC的自动化控制系统的配置及组态分析

陈立松

[摘    要] 随着我国工业不断发展进步，工业自动化水平也不断提高，谈及工作与自动化，我们必须谈到工程控制计算机，在当前的工业生产过程中，自动化设备的控制离不开工控机，而在工控机众多的类别中，可编程控制器（PLC）的安全性和可靠性都比较好，应用范围也非常广泛，本文将针对PLC的自动化控制系统的配置及组态情况进行分析。

[关键词] PLC;自动化控制系统;配置;组态

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 13. 024

[中图分类号] TP315    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2019）13- 0054- 02

0     引    言

当前工业生产的主要发展方向是自动化和智能化，在这样的背景要求下，工程控制计算机的应用显得非常重要，在众多种类的工程控制计算机中PLC具有抗干扰性强、安全性好等显著优点，其作为传统继电器产品的代替者从本质上解决了继电器产品在工业自动化流程中的缺陷，PLC作为工控机的一种它的基本构成和其他工控机种类相似，同样是带有明显电脑特性的中间产品。伴随着工业发展和工业生产总量的提升，我们有必要针对工业自动化控制下同进行详细的分析，下面本文将重点对应用了PLC的自动化控制系统就行分析[1]。

1      自动化控制系统设计必要性分析

在工业自动化控制系统中，我们大量应用了分布式控制系统，这是由于分布式控制系统的应用技术没有很高，易于在工业生产之中大量应用，但同时我们也应该清楚地认识到分布式控制系统存在较大的安全性问题，首先是其系统的独立性，分布式控制系统对于整个生产系统的控制来源于其独立的控制系统，在整体监控方面相关工作人员无法在其进行控制的过程中对其进行有效监控，其次，界面显示情况作为我们了解控制系统整体状况的重要信息来源是我们必须要掌握的，但是分布式控制系统其显示界面不固定，在人及反馈上表现出其明显的劣势，最重要的是，分布式控制系统在自动化控制效果上能够发挥的作用已经不能满足现代工业自动化生产需求，控制效果有限，其智能程度比较差，不能对控制系统中的各个开关工作情况进行记录，同时也无法将其组建的实施情况进行汇报，这让工作人员对于其系统工作情况无法了解，在其出现故障是也不好对其故障点进行判断，所以进行自动化控制系统设计非常有必要[2]。

2      可编程控制器（PLC）工作流程

2.1   PLC主要含义

PLC是一种能够针对相关自动化操作要求，依靠自身CPU的处理帮助，来进行逻辑运算并将相应情况下正确的操作指令传递给用户，用以来实现工业生产自动化的相应控制流程。在长期研究中我们发现，PLC不仅能够在编程处理中发挥其相关作用，同时他对于数字信号的输入及输出功能完全能够用于对工业自动化系统的控制上，自动化系统的构件，主要依靠于在相关情况下控制系统对于操作端下达的相关指令，在CPU的帮助下，PLC能够有效利用自身的指令输出能力来实现逻辑运算、顺序控制、计数、定时、计算等相关工作，并依此来实现对工业自动化系统的整体控制。PLC系统的保障基础是电力的供应，只要保持正常供电，该硬件设备能够完成既定的多种任务，并且在循环性造作上显著减少人力操作，节约了人力成本，同时也加快了工作效率降低了因人为操作产生失误的概率，是一种能够有效保障工业自动化生产顺利进行的控制系统[3]。

2.2   主要工作流程

（1）PLC的主要工作流程主要有三个部分，首先是输入采样阶段，该阶段主要在系统完成初始化后，由系统自身的扫描功能对相关的输入数据进行分析，判断其准确性、稳定性以及安全性，并且它能根据具体的控制项目对输入的数据进行分析，将部分无用数据自动过滤，保障其执行信息的高效性和稳定性，在为其供电后其会将所有继电器构件进行复位操作，将控制系统中的计时计数及其他相关的逻辑计数信息全部清零，在完成相关的初始化的全过程后，PLC将会针对自身进行自检，诊断自身当前供电状态和相关信息数据的完整，依此来确保其工作过程中的安全性保障工作质量[4]。

（2）扫描及信息交互。进入到信息交互阶段就意味着PLC本身要与其外接设备之间进行相关的数据互通，在确保外接设备与PLC连接状态良好传输稳定的情况下确保该过程的稳定，根据使用者需求和相关的输入数据，来展开相关系统的自动化控制，并且依照使用者需要对相应的自动化操作流程进行检查，依照正确的逻辑顺序对整个自动化控制的工作进行计算[5]。

（3）输出及信息处理。该过程在扫描用户阶段执行完毕后开始，这时可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段，输出刷新部分，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，其控制指令直接作用于控制系统外的其他相关设备，实现对外部设备的自动化控制功能，PLC对于数据命令进行循环扫描，保障其自动控制过程的连续性，这对于逻辑相同的重复性生产工作有着重要的效果，能够大量降低人工干预所耗费的人力资源，保持工作的快速高效。

3      基于PLC的自动化控制系统的组态分析

3.1   配置原则

自动化控制系统中需要多个可编程控制器，在对其進行配置的过程中，我们必须遵守配置原则，所谓配置就是在PLC的应用中以最为贴合自身实际情况的方式来有效利用，在当前的应用理念中，在配置过程中我们首先要注意的是PLC产品的品牌类型选择，在品牌类型的选择中，首先我们要明确各不同品牌产品的使用差异性，明确其质量，要根据自身需求尽量选择具有继承性的产品，这主要是为了实际应用后的相关维护工作能够顺利进行。其次是确定模块数量，其主要条件是满足自身自动控制要求的情况下所需相关模块的数量，在这一过程中我们必须考虑到整个控制系统的安全与持续生产特点，要在模块数量确认的过程中留出备份，以防止任何一部分的控制器出现问题。最后是经济性问题，构建工业自动化生产系统所需的资金投入非常巨大，我们在整体组件的选择上都需要注意到其经济性特点，首先明确自动化控制需求，根据需求选择合适类型的控制器，在质量和性能相同的情况下选择更具经济性的PLC模块进行使用[6]。

3.2   配置方法

在使用公用PLC系统的过程中，为了达到相应的控制效果，使用的控制设备的种类也比较多，因此设备安装点在范围上无法保持一个相当的集中度，为了在配置过程中减少整个自动化控制系统的建设支出，我们需要将距客户较远的终端设备与公用PLC系统进行共同配置，在PLC控制室中，我们需要根据控制内容的不同来安装相应的变频器。由于液压站的位置对监测有着非常好的便捷性，所以我们可以将需要进行监测的远距离终端柜安装在这里，对整个系统的运行状况进行实时监测，在系统实际控制的过程中，切割站对于远距离终端柜的配置也能起到良好的控制效果。

3.3   组态分析

PLC自动化控制系统的模拟过程我们将其称之为系统组态，系统组态主要是在需要对控制控制方案进行修改时进行的一个过程。它对于修改自动控制系统控制方案有着重要的意义，我们在进行控制方案修改时，也需要将自动化控制模块与外部设备进行连接或者对其网络通讯进行调整，在这个过程中实施组态操作来完成自动化控制系统控制方案的修改。PLC空难管制系统的机架是由扩展机架与主要几家进行组态而来的，在安装过程冲需要遵守相关的操作准则，主要是注意相关部件与其对应槽位的安装规则，在位置确定的情况下依照组态的标准增加相应的控制模块[7]。

在组态相关参数的获取过程中，需要CPU对其根据相关方法进行参数过滤，这是组态参数获取的关键过程，如果CPU没有执行这一步骤的操作，相关的组态参数将无法正常得出。组态匹配特性，模块相应的名称以及机架安排号等都由组态参数决定。

4      运行效果分析

使用可编程控制器对自动化控制系统进行改造升级，可以明显提升其工作效率以及工作过程的稳定性，同时其工作过程中的人员实时监测能够得到保证，相关人员能够随时了解其控制参数，让整个控制过程变得更为透明，针对相应的问题也容易提出针对性的解决方案。PLC不仅仅是各种硬件系统的组合同时也必须在控制软件方面得到保障，只有相关硬件安装正确，软件在各项控制参数上符合自动化控制要求，整个系统才能保持稳定运行。传统的继电器开关被PLC替代后，PLC能够对其中一些实现自动化控制，并且在实際控制效果上有非常明显的水平提升。针对PLC在工业自动化生产中的应用，我们要对整个生产控制环境中的电磁影响做出仔细分析，由于PLC模块自身结构和控制原理的影响，其对于电磁干扰的抗性并不能做到完美，所以我们应该对整个系统进行不断的调整，例如对控制系统进行独立供电，使用隔离器来方式供电过程中引起的电磁干扰等，达到对电磁干扰这种不利因素的控制。在正式使用之前需要进行相当一段时间的试运行，根据测试数据找出相关的问题，并明确问题原因提出解决方案，确保整个系统在正式投入使用之前已经处在较为成熟稳定的阶段[8]。

5      结    语

在使用传统的控制手段对自动化系统实施控制的过程中，继电器开关的应用是最为广泛的，但是其工作中的弊端非常明显，我们需要利用更具操作连续性及控制效果的PLC系统来进行更新换代，确保工业自动化控制系统在实际生产过程中的效率和质量。同时确保整个自动化流程处在安全透明的条件下，随时可以由实际情况来改变控制方案，以求达到最优控制效果。

主要参考文献

[1]王辉，吴晓雪.基于PLC的自动化控制系统的配置及组态分析[J].计算技术与自动化，2018，37（2）：56-59.

[2]胡毅.基于PLC的自动化控制系统的配置及组态分析[J].军民两用技术与产品，2017（12）：183.

[3]张娴.PLC自动化控制系统优化设计探讨[J].科学与信息化，2018（34）：41.

[4]梁新平.基于PLC的自动化生产线控制系统软件设计[J].电子设计工程，2019，27（2）：109-112.

[5]张小龙.浅谈化工自动化系统中PLC控制系统应用[J].中国战略新兴产业，2018（20）.

[6]许莹莹，张剑.基于PLC的电气自动化模块化控制水处理系统探讨[J].化工管理，2019（1）：112.

[7]张智新.PLC技术和PLC自动化控制系统优化设计[J].时代农机，2018，45（9）：243.

[8]梁福臣.PLC自动化控制系统优化设计原则及方法[J].自动化应用，2018（10）：27-28.