探讨基于PLC的工业控制系统的设计与实现

探讨基于PLC的工业控制系统的设计与实现

作者：丘建明

来源：《建筑建材装饰》2019年第10期

摘要：科学技术带动工业生产的发展，如今先进的工业控制技术已经广泛应用于工业生产中，让工业生产自动化水平明显提高。基于此，本文研究了PLC控制系统的设计和实现，先是介绍了PLC技术，其次研究了系统设计与实现。通过本文研究，以期为PLC控制系统的设计和使用提供借鉴，让PLC控制系统得到更加广泛的使用，从而降低工业生产的成本，推动工业行业的发展。

关键词：PLC技术;工业控制系统;系统设计 1PLC技术

PLC是可编程逻辑控制器的简称，经过学者的研究，对PLC做出了定义：在工业环境中所使用的电子装置，可以实现数字化操作。其中含有储存器可以负责指令的执行，控制机械展开工业生产。在工业控制系统中使用PLC具有较高的实用性和安全性，在维护上十分方便，耗能也相对较低。在工业系统中开关量、生产活动以及模拟量的控制，都依靠PLC技术完成。在处理数据以及联网通信等方面，这项技术也有着广阔的应用前景。 2基于PLC的工业控制系统的设计与实现 2.1设计原则

在PLC工业控制系统进行设计和实现时，需要注意的遵守以下原则：

（1）安全原则。在设计PLC工业控制系统时，要保证控制系统运行安全。（2）科学性原则。设计PLC工业控制系统要根据被控对象情况进行，要根据实际需要展开设计，让控制得到最大化实现。因此要求系统设计着眼于生产现场，全面搜集资料，依照机械设备以及电气设备运行现状，形成科学全面的控制计划。（3）经济性原则。控制系统的设计要重视运行过程中的成本，只有控制成本才能提高经济收益，简化系统有助于降低维护成本。（4）适用性原则，工业控制系统要根据工业技术和需要的变化，适当改动控制系统，要求PLC有着良好的适应性。设计上要选择合适的传感器、控制开关、显示器以及继电器等，并以此选择合适的机型、电源、容量。设计控制程序时要利用流程图和PLC梯形图，由于控制程序关系到系统安全程度，要经过多次调试，让程序满足设计实际需要。

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2.2硬件设计

在硬件设计上，主要是对电气设备、监视设备、机械设备、控制设备、通信互联设备以及液压设备进行设计。机械设备作为生产活动的执行设备，需要通过传送带、机床、送料带以及机械手实现生产功能。在电气设备中，需要在配电柜、控制柜以及其他外部设备上安装PLC程序。控制系统的监视功能依赖于摄像头、监视器以及解码器等设备实现。液压设备中液压缸、液压站以及液压阀中使用PLC技术实现自动控制功能。详细地讲，PLC主要有CPU模块、存储器、电源以及输入输出单元等硬件。其中CPU发挥着重要作用，储存用户的数据和程序，采集生产现场输入装置的数据和状态信息，诊断PLC电源以及电路。内部存储器作为半导体电路，具有良好的记忆功能，可以分成系统程序的存储器和用户存储器。系统程序的存储器用来对程序进行储存，包括监控程序、管理程序以及编译程序。PLC全部模块的运行要依靠电源模块提供电能支持。 2.3软件设计

软件设计作为工业控制系统的核心，主要包括PC程序设计、PLC程序设计以及界面动画设计等。首先对主控PC程序进行设计，从数据库、PC通讯、PLC通讯三个模块展开设计。要求PLC和PC可以传递命令和数据。设计时，先综合分析程序，根据PC主控程序复杂繁琐的特征，从实际情况着手进行设计，明确程序和设备的关联。再划分PC主控程序的模块，让独立模块具备各自功能。要对程序模块进行调试，保证各个模块稳定执行功能的同时，发挥出综合作用。其次设计PLC程序，通过PLC程序让生产线采集数据、控制顺序以及运算功能得以实现。内部包括CPU模块、电源、存储器以及输入输出单元等。CPU模块作为程序核心，决定着PLC程序发挥的作用。设计时需要选择合理的传感器、继电器以及电机等设备。利用PLC梯形图以及控制流程图来确定控制程序，并不断调试PLC、控制程序以及设备，让工业控制需求得以实现。最后设计PC程序。在控制系统中动画PC程序是一种模拟平台，对生产线生产活动进行模拟，通过动画模式反映出来。在控制系统中，使用界面PC程序作为操作平台，将状态信息提供给用户，让用户可以使用PC程序控制生产线活动。需要注意的是，动画PC和界面PC可以接收执行主控指令，并向主控PC提供反馈信息。 2.4系统实现

在工业控制系统中，使用PLC统一调动独立模块，经过多次调试试验，让生产线活动得到满足。在调试过程中，外界因素会给硬件设备带来一定影响，使用PLC程序可以提高独立模块的协调性，降低外界环境的影响。同时使用PLC程序可以让控制系统得到初始化，设备在初始化之后繼续稳定运行。初始化主要是通过复位设备和设备自检实现，完成后系统正式启动，操作人员在PC界面上操作系统，实现控制操作生产线。在生产线中应用PLC程序，设置自动控制、半自动控制以及手动控制三种模式。将控制系统调至自动状态，使用自动模式的PLC程序，远程的主控PC可以对系统进行自动控制。将生产模式调整为手动模式，使用手动模式的PLC程序，操作人员可以使用文本控制器对生产活动进行控制。

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3结束语

综上所述，本文基于PLC技术的研究，系统地分析了PLC控制系统的设计和实现。在设计上要遵守安全性原则、科学性原则、经济性原则、适用性原则，通过硬件设计和软件设计，实现系统的控制功能。系统可以实现自动控制、手动控制以及半自动控制三种模式，不需要大量员工参与系统，减少了大量人力成本。同时控制系统可以实现自检和调整控制，降低外界因素带来的影响，稳定保证生产功能。