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        基于PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置與組態(tài)研究

        2016-11-09 01:36:04黃榮坤安徽東風(fēng)機(jī)電科技股份有限公司安徽合肥231202
        低碳世界 2016年29期
        關(guān)鍵詞:公用機(jī)架組態(tài)

        黃榮坤(安徽東風(fēng)機(jī)電科技股份有限公司,安徽合肥231202)

        基于PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置與組態(tài)研究

        黃榮坤(安徽東風(fēng)機(jī)電科技股份有限公司,安徽合肥231202)

        隨著科技的快速發(fā)展,我國(guó)的自動(dòng)化控制水平也在逐步提高,多種控制技術(shù)也層出不窮。PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)不僅提高了機(jī)械維修和養(yǎng)護(hù)的效率,同時(shí)也減少了人員、資源和資金的浪費(fèi)??删幊痰目刂葡到y(tǒng)應(yīng)用了PLC技術(shù)之后,具有適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高和功能完善的特性。為此,本文就PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置及組態(tài)進(jìn)行了研究。

        PLC;自動(dòng)化控制系統(tǒng);配置

        引言

        自動(dòng)化是人類(lèi)在科學(xué)發(fā)展領(lǐng)域中著重追求的一項(xiàng)技術(shù),隨著社會(huì)的進(jìn)步,人們對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究越來(lái)越深入,并且要求也越來(lái)越高。自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以劃分為執(zhí)行端和控制端,兩者都由系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),其中,控制端和外界端口共同來(lái)控制系統(tǒng),執(zhí)行端通過(guò)光通信的互動(dòng)連接得以實(shí)現(xiàn)。

        1 PLC的原理

        1.1 PLC的組成部分

        PLC是可編程控制的簡(jiǎn)稱(chēng),控制技術(shù)和繼電器技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了PLC,其屬于一種微型的處理器,用來(lái)對(duì)編程進(jìn)行控制的儀器,是工廠控制的終端系統(tǒng)。PLC在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用相當(dāng)于大腦對(duì)人產(chǎn)生的作用一樣,負(fù)責(zé)引領(lǐng)其他部分嚴(yán)格按照編程好的程序開(kāi)展工作,圖1為可編程的組成示意圖。PLC和計(jì)算機(jī)的組成部分極其相似,主要由處理器、存儲(chǔ)設(shè)備、電源和接口組成。但PLC的程序比計(jì)算機(jī)的要簡(jiǎn)單很多,然而其同樣也可以在復(fù)雜的環(huán)境中運(yùn)行工作。PLC系統(tǒng)中的編程軟件不僅可以用來(lái)調(diào)試設(shè)備還能編寫(xiě)程序,隨時(shí)了解PLC的參數(shù),對(duì)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估[1]。近幾年來(lái),編程軟件成為社會(huì)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn),PLC為人們提供了平臺(tái),只需要將計(jì)算機(jī)和PLC連接起來(lái),就能共享編程成果和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真。

        圖1 可編程的組成示意圖

        1.2 PLC的工作流程

        PLC的整個(gè)工作流程 (見(jiàn)圖2)是在CPU的監(jiān)控下完成的,一旦出現(xiàn)任何問(wèn)題,PLC就會(huì)發(fā)現(xiàn)并且發(fā)出相應(yīng)的警示,只有保證供電的情況下,才能可循環(huán)的完成系統(tǒng)內(nèi)部的業(yè)務(wù)。PLC的工作流程如下:

        (1)在PLC初始化階段,需要對(duì)所有內(nèi)部繼電器和定時(shí)器進(jìn)行清零操作和復(fù)位處理,PLC本身就具備自我診斷功能,會(huì)利用自我診斷程序定期的對(duì)電源和電路等查看是否存在語(yǔ)法錯(cuò)誤問(wèn)題;

        (2)在PLC掃面階段,主要通過(guò)檢查PLC和其他設(shè)備的設(shè)備信息和連接狀態(tài)來(lái)保證設(shè)備間順利的進(jìn)行每個(gè)設(shè)備間信息傳遞,在所有設(shè)備間的連接狀態(tài)和信息都檢查完畢以后,PLC會(huì)自動(dòng)以掃描的方式開(kāi)始執(zhí)行程序中的語(yǔ)句命令,并且保存執(zhí)行結(jié)果;

        (3)在信息的輸出、輸入方面,PLC會(huì)將程序執(zhí)行的最終結(jié)果傳送到相應(yīng)的映像區(qū)和外部的被控設(shè)備。在上述過(guò)程中,PLC需要不間斷的掃描,直到機(jī)器進(jìn)入停止休眠狀態(tài)[2]。

        圖2 PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)在水處理廠污水處理工藝流程圖

        2 PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組態(tài)研究

        2.1 基本內(nèi)容

        PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的模擬過(guò)程是組態(tài),主要用來(lái)修改PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的方案,在技術(shù)人員對(duì)PLC進(jìn)行安裝后,需要根據(jù)用戶(hù)發(fā)出的信息需求對(duì)配置完整的系統(tǒng)進(jìn)行重新配置,修改其模塊參數(shù)。在PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)中,機(jī)架主要分為擴(kuò)展機(jī)架和主機(jī)架的組態(tài)。在組態(tài)過(guò)程中,主機(jī)架的配置要嚴(yán)格按照它的分布進(jìn)行處理,不能隨意的更改信息;擴(kuò)展機(jī)架需按網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)配置進(jìn)行,接口模塊、電源、中央處理器的安裝位置都要符合標(biāo)準(zhǔn),確定擴(kuò)展機(jī)架位置以后,需要增加模塊進(jìn)行安裝[3]。PLC控制系統(tǒng)如圖3。

        圖3 PLC控制系統(tǒng)

        2.2 參數(shù)分析

        組態(tài)的匹配、機(jī)架的安排號(hào)和模塊名稱(chēng)都和模塊組態(tài)的參數(shù)息息相關(guān),在組態(tài)分析中最重要的就是對(duì)模塊組態(tài)的分析,需要不斷地對(duì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。其中的每項(xiàng)參數(shù)都要進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),反復(fù)的測(cè)定確保其準(zhǔn)確性??梢酝ㄟ^(guò)以前測(cè)量得出的數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)標(biāo)定最終的參數(shù),最后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析修改。偏移數(shù)值、信號(hào)類(lèi)型和過(guò)濾時(shí)間都是通過(guò)輸出端口傳輸、模擬信號(hào)的輸入和標(biāo)定的。為了能通過(guò)一定的比例使模塊實(shí)現(xiàn)其器件上、下的銜接轉(zhuǎn)換,需要設(shè)定相應(yīng)的過(guò)度時(shí)間來(lái)保證處理器以掃描的方式獲取相應(yīng)的輸出、輸入值,并且求得平均數(shù)。

        3 PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置

        3.1 PLC系統(tǒng)的配置原則

        從粗到細(xì)、從整體到局部是PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)所遵循的基本原則,在完成某一配置操作之后,需要不斷重復(fù)操作并及時(shí)更新配置信息,不斷完善系統(tǒng)的配置。在進(jìn)行產(chǎn)品的選擇時(shí),不僅要選擇合適的機(jī)型,還要具備可繼承、有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品。

        (1)運(yùn)作方面還要保證系統(tǒng)的可靠性,對(duì)相關(guān)的設(shè)置信息進(jìn)行備份,PLC是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中最核心的部分,在其設(shè)計(jì)過(guò)程中,不要僅局限于本身,應(yīng)從整體出發(fā),遵循完整性原則。

        (2)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)在我們的生活應(yīng)用的范圍很廣泛,市場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的需求很大,有良好的發(fā)展空間,帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也可觀。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要不斷的對(duì)實(shí)物進(jìn)行測(cè)試檢驗(yàn),保證不存在疏忽的地方和錯(cuò)誤,最大限度的減少運(yùn)行成本和研發(fā)成本,提高生產(chǎn)的效率,減少技術(shù)人員的數(shù)量,使其更全面的投入到實(shí)際生活[4]中。

        (3)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)有很多年的時(shí)間,不斷的創(chuàng)新和改善,積累了很多經(jīng)驗(yàn),通過(guò)對(duì)以前使用情況的反饋來(lái)改進(jìn)實(shí)驗(yàn),吸取更好的設(shè)計(jì)想法,使自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置在同一屬性產(chǎn)品的應(yīng)用更為全面,也節(jié)省了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期,人力、物力和財(cái)力的投入。遵循和繼承可持續(xù)發(fā)展原則對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也有更好的完善,進(jìn)一步優(yōu)化了它的技術(shù)水平,在發(fā)展空間上也有了很大的優(yōu)勢(shì)。

        3.2 PLC系統(tǒng)的配置方法

        根據(jù)PLC已經(jīng)有的公式,當(dāng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的輸出點(diǎn)和輸入點(diǎn)配置完成后,先對(duì)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的輸出點(diǎn)和輸入點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,然后設(shè)計(jì)并且分析模塊,確保電壓信號(hào)的穩(wěn)定性,分清交流電和直流電,因?yàn)殡妷簩?duì)輸入工作的影響很大,在配置開(kāi)始之前就得了解是否具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拈g隔條件,還要根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用相關(guān)的手段對(duì)電壓采取隔離措施。進(jìn)行輸出點(diǎn)計(jì)算時(shí),首先要確定好繼電器和半導(dǎo)體的輸出模式才能確定其輸出模式和輸出點(diǎn)的輸出模式相關(guān)聯(lián)的是半導(dǎo)體式、繼電器式還是回路式等模塊。

        3.3 公用PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)配置

        (1)公用PLC的應(yīng)用也占自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的一部分,但公用PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)控制設(shè)備的需求量較大,安裝范圍也比較廣泛,所需的成本相對(duì)來(lái)說(shuō)也會(huì)有所上升。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和資金的節(jié)省,公用PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)(見(jiàn)圖4)可以配置兩個(gè)操作平臺(tái)和兩個(gè)遠(yuǎn)程終端柜,遠(yuǎn)程終端柜一個(gè)可以安裝在切割站,進(jìn)行設(shè)備的控制處理;另一個(gè)可以直接安裝在液壓站,進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的檢測(cè)問(wèn)題處理。

        圖4 公用PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)示意圖

        (2)在公用PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中,輸出輸入柜可以采用ControlNet模式和變頻設(shè)備進(jìn)行通訊,減少了對(duì)設(shè)備的使用、優(yōu)化了線路設(shè)計(jì),節(jié)省了資金,對(duì)維修人員進(jìn)行檢查也提供了很大的方便。通過(guò)PLC技術(shù)的有效控制,優(yōu)化了變頻設(shè)備的連接線路,降低了變頻設(shè)備發(fā)生故障的可能性。

        4 結(jié)語(yǔ)

        PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以替代部分繼電系統(tǒng),確保提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的靈活性,并且具備聯(lián)網(wǎng)、調(diào)節(jié)的功能。隨著PLC技自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展,其使用領(lǐng)域更為寬廣,功能也越發(fā)全面,并且發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

        [1]賈坤鵬,鄭 鵬.OPTO控制系統(tǒng)RS232通信的實(shí)現(xiàn)[J].黑龍江科技信息,2016(25).

        [2]劉 芬.化工生產(chǎn)中DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].化工管理,2014(06).

        [3]王德森.DCS控制系統(tǒng)的介紹與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(14).

        [4]孟志強(qiáng).控制系統(tǒng)的區(qū)別與共通[J].科技與企業(yè),2013(04).

        TP273

        A

        2095-2066(2016)29-0243-02

        2016-10-3

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