PLC的工业控制系统的设计与实现

《装备维修技术》2021年第8期
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PLC 的工业控制系统的设计与实现
赵永军
（贝加莱工业自化（中国）有限公司沈阳分公司，辽宁 沈阳 110003）
工业企业为了提高生产效率，满足市场对产品的需求，将PLC 技术应用到工业控制系统中，解决传统工业控制无法解决的问题。

工业领域正在研究PLC 技术和数据库技术、移动互联网等技术的融合方法，希望凭借研究成果促使工业控制技术向自动化方向转型，下面将分析工业控制系统中PLC 技术的应用情况。

一、PLC 技术概述
可编程逻辑控制器英文名称是Programmable Logic Controller，PLC 是其的简称，经过学者长时间研究，加深了对PLC 的掌握程度，在此基础上总结PLC 概念，一种应用在工业环境中的电子装置，可以根据工作需求数字化设置。

PLC 应用在工业领域中，借助装置内部的储存器执行指令，完成工业生产任务。

PLC 应用在工业控制系统中，可以提高工业系统的工作效率，促使系统运行具备安全性、可靠性与实用性，在工业系统中使用PLC，简化系统的架构，大幅度降低维护管理工作的难度，还可以削减无用能源的损耗量，对工业生产活动的进行有不小的帮助[1]。

PLC 技术应用在工业控制系统后，可以完成生产活动、工业系统开关量、模拟量的控制工作。

另外，PLC 技术因为编程容易、可靠性高、安装容易、组态灵活、运行迅捷等优势，所以在互联网通信、数据处理等领域也有不俗的表现，目前很多行业均发现PLC 技术的价值，不难判断其拥有非常大的发展潜力[2]。

二、PLC 工业控制系统的设计
（一）设计原则 PLC 技术应用在工业控制系统中，为达到预期目标必须遵循以下原则： （1）科学性原则：工业控制系统应用PLC 技术，考量实际工作需求与被控制对象进行设计，从而可以提高PLC 工业控制系统的实施效果，强化系统的控制能力。

PLC 工业控制系统在设计阶段必须着眼实际状况，勘察生产现场环境，收集与工作需求相关的数据资料，测试电气设备的运行表现，按照工作需求编写系统控制方案[3]。

（2）经济性原则：PLC 工业控制系统在设计阶段，必须在保证功能齐全且满足工作需求的前提下，考虑到系统运行成本，控制系统需要为企业带来盈利，所以PLC 控制系统设计环节，应该对各环节内容进行优化，控制系统运行消耗的成本，还可以削减系统维护工作的数量，带来经济效益。

（3）安全原则：PLC 工业控制系统直接影响到生产活动的运行效果，应该对系统进行合理的设计，还应该在系统投入使用前进行安全测试，结合测试结果进一步优化系统各项参数，提高系统设计的合理性，防止系统在运行期间出现安全问题。

（4）适用性原则：PLC 工业控制系统需要满足生产需求，在我国技术与经济高速发展的过程中，PLC 工业控制系统需要随着技术发展与生产需求进行调整，优化控制系统，发挥PLC 技术的功能特性，合理应用PLC 技术，完善控制系统的内容，对系统参数进行适当变动，保证PLC 工业控制系统拥有良好的适应性，为工业生产活动的开展提供便利条件。

在科学性、经济性、安全、适用性的原则下设计PLC 工业控制系统，按照生产工艺的需求，确定系统硬件的机型、模块数量、电源等参数，选择显示器、控制开关、传感器、继电器等装置。

PLC 梯形图、流程图是PLC 工业控制系统设计必须关注的内容，合理应用PLC 梯形图、流程图，对系统进行调试，不断优化系统程序，直至系统可以获得预期设想的运行效果为止。

（二）硬件设计 PLC 工业控制系统对监视设备、电气设备、控制设备、通信互联设备、液压设备、机械设备进行设计。

电气设备是系统硬件设计的内容之一，将PLC 的工业控制系统的设计与实程序安装在控制柜、配电柜与其他外部设备中。

设备控制系统在监视器、摄像头、解码器等装置下完成监管任务。

生产活动的进行离不开机
械设备，其是生产活动进行的执行工具，在机床、传送带、机械手、送料带等装置下发挥生产功能，按照接收的指令运作生产。

液压设备在PLC 技术下控制液压站、液压缸、液压阀，提高设备运行的效率[4]。

PLC 工业控制系统拥有存储器、CPU 模块、输入输出单元、
电源等硬件。

相关硬件缺一不可，在各硬件共同作用下，促使控制系统可以按照程序运行，完成生产任务。

CPU 是PLC 工业控制系统中的重要元件，负责程序的扫描、逻辑运算、储存用户的信息，完成现场生产活动数据采集的任务，记录设备工作状态，还可以诊断系统电路与电源。

在控制系统中，内部存储器拥有记忆功能，按照功能将其分为用户存储器与系统程序（包含编译程序、管理程序、监控程序），用户存储器完成系统程序储存任务。

另外，电源模块在众多模块中异常重要，为其他模块提供电能，保证系统可以安全、可靠的运行。

（三）软件设计
软件设计是PLC 工业控制系统设计的关键内容，其包含PLC 程序设计、PC 程序设计与界面动画设计等内容。

PLC 程序设计阶段编写PLC 程序，在程序运行下实现数据采集、顺序控制、运算等。

对程序进行多次调试，提高PLC 程序参数的合理性。

主控PC 程序设计环节，分析程序是否合理，确定PC 主控程序的特征，从
实际出发考量程序参数，发现设备与程序间的联系，接着划分PC 程序，合理的分配PC 主控程序模块，保证各功能模块可以发挥功能效用。

界面动画设计，收集生产线活动数据，通过PC 动画程序平台模拟生产活动，借助界面PC 程序为用户提供状态信息系，同
时用户可以利用PC 程序对生产线活动进行合理的调整与控制[5]。

三、PLC 工业控制系统的实现 在PLC 工业控制系统中可以高效、统一的调动独立模块，控制系统在多次调试下，参数得到合理的调整，促使系统在可靠运行的同时可以满足生产活动需求。

调试工作进行期间会遭受外界因素的干扰，对硬件形成不小的影响，但是在PLC 技术协调下可
以将外界因素对硬件形成的不良影响降到最低。

除此之外，利用PLC 程序初始化控制系统，系统完成初始化后可以继续可靠的运行。

控制系统初始化通过设备自检与复位设备实现，正式启动系统，操作人员通过PC 界面发出指令，控制生产线。

PLC 程序应用在生产线中，按照生产需要提供三种运行模式，分别为半自动控
制、自动控制与手动控制，在生产活动进行期间按照活动需求灵活的选择生产模式。

结语： 工业行业必须随着时代的发展改变传统工作模式，意识到传
统技术无法让工业控制系统满足任务要求的实际状况，为了加快现代工业建设速度，合理的应用现代技术提高工业控制系统的运行效率。

在工业控制系统中加入PLC 技术，必须在科学性、安全等原则下进行，通过调试优化系统参数，在调整控制与自检等方式下，降低外界因素对控制系统运行形成的影响，提高系统运行的可靠性。

参考文献： [1]刘远.工业机器人控制系统中PLC 技术的应用[J].中国新通信,2020,22(03):97-97. [2]王智.工业控制中PLC 编程方法探讨[J].科技创新与应用,2020,000(004):144-145,148. [3]陈坤,朱淼.机电一体化生产系统PLC 的应用与研究[J].电子世
界,2020,589(07):168-169. [4]徐金龙,单伟,余灿.多种PLC 数据采集系统的实现[J].软件,2020,479(03):246-249. [5]李阳.关于工业控制系统信息安全的研究[J].信息系统工程,2020,314(02):71-72.。