基于PLC工业控制系统关键技术

苏嘉健

（佛山市技师学院 广东 佛山 528237）

1 引言

工业控制系统就是集成计算机技术、控制理论以及相关信息方案的系统结构，能对工业生产过程予以实时性检测和控制，确保优化调度工作的合理性和规范性，不仅能减少能源消耗，还能维持运行安全性，因此，要匹配适当的PLC技术流程，满足生产需求。

2 基于PLC工业控制系统概述

2.1 程序设计要点

对于整个工业生产控制系统而言，PLC是维持生产线活动和运行操作效率的关键区块，涉及数据的采集、数据的计算分析、指令的制定和处理等，也要对生产线予以顺序化控制。在PLC技术应用方案内，中央处理单元是核心部分，因此，其程序设计要点就要落在中央处理器运行和存储器应用方面。

2.2 程序设计原则

第一，基于PLC工业控制系统技术应用方案要满足科学性原则。在科学、合理、规范性要求的基础上，最大程度上满足应用对象的基本需求。因此，要在PLC程序处理工作开始前对机械设备以及对应电气元件的原理予以了解，保证控制系统最优化。

第二，基于PLC工业控制系统技术应用方案要满足经济性原则。对于工业系统而言，控制项目的基础成本非常关键，要在节约资金的基础上满足生产质量和产量的要求，维持运行合理性。

第三，基于PLC工业控制系统技术应用方案要满足安全性原则。要配合其适用性、安全性标准流程，结合用户的基础需求完善安全操作模式，确保及时更新和改进，为工业系统综合运行效率的提升提供支持。

2.3 控制模式

PLC技术是建立在以微处理器为核心模式的自动化运行装置上的，匹配数字操作的电子运行系统，就能在可编程存储器内完成对应指令的读取和分析，从而建立相应的逻辑运算过程、顺序操作过程等，并且借助I/O控制机械过程。PLC的控制模式主要分为手动模式、半自动模式、自动模式。

（1）手动模式，主要应用在工业生产系统中生产线的基础维修和实际操作调试，需要人工手动操作。

（2）半自动模式，生产线若是一直处于维修或者是应用调试的阶段，人工无法实时性操作，就会切换为半自动模式，在不影响整个生产线工作的情况下开展对应处理。

（3）自动模式，利用远程程序完成操作[1]。

工业控制系统中应用PLC技术要匹配编程要求和具体工序标准，结合现代控制理论，确保能提高操作的合理性、规范性和可行性。

3 基于PLC工业控制系统技术方案

3.1 整体框架

对于整个工业生产线控制系统而言，工业现场的实时性控制非常必要，利用PLC建立实时性稳定可控的运行模式才能维持其运行效率。但是，生产线工艺复杂且执行指令的对应机构较多，若是常规化的PLC系统难免会出现工位执行效果和控制方式不合理的问题。所以，为了尽量避免PLC因为程序代码复杂以及控制性削弱引发的一系列问题，要配合PLC系统建立“集中-分散”控制方式，对不同的工位匹配对应的PLC设备，从而建立独立的执行机构控制体系，然后借助远程总控PC完成对分散PLC系统的统一性调控，优化调度的实效性，也能更好地建立以太网上位/下位机控制网络机制，优化工业控制系统综合管控效率。

3.2 硬件模块

基于PLC工业控制系统硬件模块主要包括机械设备、液压设备、电气设备以及计算机控制设备等，并且配置对应匹配的监控系统，有效完成执行机构对应分析和管理工作。

3.2.1 机械设备

机械设备是整个生产工业系统的核心执行机构，涉及生产线流程的机械手、传送带、工位机床等，其中，机械手能负责对应货物的搬运处理，借助控制模块就能将货物运送到指定的位置上。然后，借助传送带完成获取的输送的传递，确保执行动作的连续性，而对应的工位机床则是按照工序落实匹配的动作指令，保证不同的工序由不同的机床执行操作完成。最后，送料带输送拆卸部件。

3.2.2 液压设备

液压设备是为执行机构提供基础性动力能源的硬件设施，主要的输送对象就是机械设备，确保驱动指令的合理性。包括液压站、液压阀、压力继电器等。

（1）液压站。主管系统动力能源供给工作，借助液压泵和仪表等对应设备完成指令传递工作。

（2）液压阀。建立基本控制环节和调节环节，主要涉及溢流阀、单向节流阀和电磁换向阀等，并且对应液压缸和液压马达实现执行环节，能合理性打造完整的驱动模式，维持应用效率。

（3）电气设备。涉及控制柜内的相关设备，其中防爆控制柜要在工位的外侧位置，以保证PLC核心关键电气控制元件运行的稳定性。首先，PLC能有效对工位中每一台PLC予以控制，连接输入输出信号线，利用PLC，输入/输出点共60个，设置1个外围端口和1个端口。其次，PLC扩展机借助PLC的I/O点数扩展功能模块维持其应用规范。再次，利用串口服器建立网线和串口的转换体系，从而将专用串口线和PLC外围端口连接，确保以太网线和控制室之间交换机连接的合理性[2]。其中，串口服务器应用的是5V直流电压源。最后，固态继电器应用无触点通断电子开关，对应PLC输出信号驱动固态继电器，有效结合驱动负载落实匹配指令。

（4）计算机装备，利用主控PC、界面PC以及交换机等保证信号接收和传递。

3.3 软件模块

对于整个系统而言，软件是控制核心，对整个系统的控制调度以及数据处理等单元予以管理，保证参数存储的合理性。涉及PLC主程序模块、主控PC程序模块、界面PC控制模块以及动画PC控制模块等。

3.3.1 PLC程序

对生产线上的所有执行动作予以集中的顺序管理和控制，按照数据采集、数据处理、逻辑运算分析等方式整合相应数据，并且配置CPU模块、电源、输入/输出单元以及执行动作内部存储单元等，按照规则组合提升对应的操作效率。

与此同时，为了便于开展设计调试工作，要对生产线上的所有工位予以对应模式（手动、半自动、自动）的控制。（1）手动控制，生产线出错、调试指令接收，PLC程序进入手动模式，动作需要配合文本显示器控制，确保功能合理；（2）半自动控制，生产线出错或者是接收到调试指令，进入半自动控制模式，动作需要配合文本显示器控制；（3）自动控制，生产线处于自动运转状态，PLC程序直接解锁自动控制模式，需要受到远程主控PC的直接指导，配合触发指令完成循环运行工作，在连续完成控制动作的基础上，并不受控于文本显示器。

3.3.2 主控PC程序

主控PC程序是PLC的上位机，在实际工作中主要负责的就是对PLC给予对应的指令信息，在写入执行时间后，按照PLC读取进度模式对当前状态予以读取，并且形成自检时间参数和工作状态反馈参数，有效完成相应内容的处理。

例如，应用转矩控制模块，借助外部模拟量的输入信息对电机轴对外输出转矩大小予以处理。若是10V对应5Nm，则外部模拟量为5V时，对应的电机轴输出量就是2.5Nm，利用主控PC程序对模拟量的设定数值予以修正，就能及时改变力矩参数的大小，并且有效匹配对应的地址数值，从而完成PLC指令的传达。

另外，主控PC还包括PLC通讯模块、数据库模块以及PC间的通讯模块，能建立控制指令和数据的传输处理，维持时效性应用的规范性[3]。

3.3.3 界面PC程序

对于界面PC而言，主控PC就是其直接对接的客户机，有效获取界面PC操作指令后主控PC会回传工作状态和出错信息，以保证数据命令存储的及时性，也能完成计算和转发。

3.3.4 动画PC程序

对整个生产线系统的基础运行状态予以模拟，并且以动画视频的形式直接在界面上呈现出来，配合管理人员获取实时性生产线信息，为后续借助界面落实程序操作提供保障，打造更加直观、合理、规范且可靠的指令应用模式。

4 结语

总而言之，基于PLC工业控制系统在实际应用中要匹配对应模块的应用流程，建立健全完整的控制框架，发挥软件模块和硬件模块的作用，打造和谐的运行体系，并且配合伺服电机控制模式落实对应指令，提升模拟量控制工作的综合效果。