引言

隨著科學技術及信息技術的快速發展， 自動化控制系統的要求越來越高，對于自動化控制系統的研究也越來越得到人們的關注。通常情況下，自動化控制系統可以分為兩大部分，分別是：控制端以及執行端。這兩大部分的功能均可由自動化控制系統中的計算機來實現，而控制端與其他外界端進行執行互動的連接則可以通過光通信的方式實現。本文將重點研究基于PLC的自動化控制系統的配置及組態分析。

1 PLC的原理剖析

1.1 PLC的基本組成

PLC，也就是可編程控制的簡稱，是繼電器技術及控制技術相結合的重要產物，可以看作是借助于微型處理器而實現控制功能的終端。PLC的組成與計算機系統非常類似，主要涉及到：處理器、存儲設備、接口以及電源等。其基本組成如圖1所示：

此外，PLC還包括了編程方面的設備與軟件。

其中，編程設備是實現程序編輯以及調試的重要平臺，甚至還可以監控PLC的參數狀態。編程軟件的發展也是近幾年來的執點，PLC可以為用戶提供軟件平臺，用戶借助于計算機聯機的模式可以實現編程的共享，甚至還可以實現系統仿真。

1.2 PLC的的工作流程

PLC的工作流程是在中央處理器CPU的監控下完成的。PLC在供電的情況下，可以循環地實現系統內部的各種業務。整個工作流程如下描述：

1）對PLC進行供電以及初始化處理，將PLC內部的繼電器等部件進行清零操作，將所有定時器進行Resert復位。同時，PLC進入周期性的自診斷，進行相關的語法檢查，涉及到的部件有：電源、電路以及程序等。

2）PLC進入掃描階段， 完成PLC與其他設備之間的信息交互，并檢查PLC與外界設備之間的連接狀態，保證掃描階段與外界設備之間信息交換的順序完成。并啟動用戶程序，仍然是以掃描的方式進行某一條語句的按序執行，保存執行結果。

3）PLC完成輸入輸出方面的信息處理，將保存的執行結果存入對應的映像區， 同時傳送到外部被控設備。PLC循環地掃描，持續地完成上面的工作流程，直到機器停止為止。

2 基于P LC的自動化控制系統的配置研究

2.1 PLC自動化控制系統的配置原則

PLC自動化控制系統的最基本的配置原則是：

從粗到細。當某一配置操作完成好后，可以重復配置，并對配置進行更新，從而實現不斷完善的配置處理。具體的配置原則如下描述：

1）借助于類比法基本確定一下所選擇的產品以及對應的機型，選擇產品時應該按照可繼承、可發展的基本原則。

2）計算模塊數的時候應該遵循完整性原則，并充分考慮備份的相關設置，確定系統的可靠性。

3）PLC 自動化控制系統的投入都要有經費的支持， 因此經濟可行性原則是選擇配置方案的一個重要方面，必要的時候可以選擇一些實物性的測試實驗，對配置作進一步修正處理。

2.2 PLC自動化控制系統的配置方法

1）PLC自動化控制系統的輸入與輸出點。

PLC自動化控制系統的輸入可按下式（1）進行配置：

其中，PLC 自動化控制系統的輸入件的個數由加以表示；輸入器件的工作狀態由加以表示，而輸入器件的類型個數則是由I參數加以表示。

PLC 自動化控制系統的輸入可按下式（2）進行配置：

其中，PLC自動化控制系統的輸出件的個數由加以表示；輸出器件的工作狀態由加以表示，而輸出器件的類型個數則是由I參數加以表示。

2）PLC 自動化控制系統的模塊數。

配置好PLC系統的輸入與輸出點后，還要明確系統的模塊。針對輸入點，必須確定電壓的不同，主要區別一下是交流電還是直流電， 電壓信號之間有沒有相應的隔離條件；針對輸出點，必須確定輸出的具體模式，主要涉及到：半導體、回路以及繼電器等輸出模式。最后，在確定模塊數的基礎上，選擇合適的槽位，并確定對應的機架數。

3）PLC自動化控制系統的通訊網絡。

PLC 自動化控制系統的通訊涉及到不同地理位置的控制裝置，因此必須借助于通訊網絡實現介質的連接與信息的傳遞。通常情況下，PLC自動化控制系統的通訊網絡涉及到三大方面：設備網絡層、控制網絡層以及信息網絡層。分別實現設備、PLC間以及管理層之間的信息連通。

2.3公用PLC自動化控制系統的具體配置

公用PLC自動化控制系統涉及到的控制設備較多，安裝點也不太集中。從成本以及可靠性的角度進行考慮的話，公用PLC自動化控制系統可以配置兩個遠程終端柜以及兩個操作平臺。系統相關的變頻器可以統計安裝在PLC室。兩個遠程終端柜中的一個可以直接安裝在液壓站，完成相關設備的檢測處理；另一個可以安裝在切割站，完成設備的控制處理。在整個工作的過程中，可以借用于DNB模塊，實現PLC編輯器的數值讀取以及反饋。

公用PLC自動化控制系統如圖2所示。

圖1 公用PLC自動化控制系統

圖2中的輸入輸出柜可以借助于ControlNet的模式完成與變頻設備之間的通訊，采用分布式的連接布局，可以有效減少了拉線、安裝等相關的費用，也很好地提升了自動化控制系統的可靠及穩定性。通過PLC對變頻設備的有效控制，實現了利用一根電纜就可以完成，從而避免安裝復雜的外部連接線， 簡化r變頻設備的線路連接，也在一定程度上減少了變頻設備可能發生故障的機率。此外，變頻設備的共同穩定運行過程中，通訊網絡可以簡便地實現狀態以及信息數據的讀取與反饋，并能夠很好地實現靈活運用。

3 基于P LC的自動化控制系統的組態分析

3.1組態的基本內容

組態是PLC 自動化控制系統的模擬，是把中央處理器、模塊以及電源等相關器件進行安裝，同時設置并修改模塊參數的一個過程。如果用戶提出修改的請求，則應該對網絡通訊進行相關設置，或者通過外設與主站進行連接，這個時候就要進行組態的操作。

PLC 自動化控制系統中，機架主要涉及到主機架以及擴展機架的組態，而且機架的配置應該遵循一定的規范，規定哪些槽位安裝電源、哪些槽位安裝中央處理器，哪些槽位安裝接口模塊等等。其中，主機架的組態必須嚴格按照分布狀態進行配置，而擴展機架可以按照網絡、遠程柜以及變頻器件這三大類組態進行分析。首先要明確擴展機架的安裝位置，其次按照組態原則進行模塊的添加。

3.2模塊組態的參數分析

模塊組態的參數涉及到：模塊的名稱、機架安排號以及組態匹配模式等。針對模擬信號的I／0，PLC 自動化控制系統的組態處理應該嚴重根據被測量數值，對一些重要參數進行標定， 比如：信號的類型、偏移數值以及過濾時間等等。這個標定主要是為了實現組態轉換后的數值設定。

如果標定的數值使能時，那么相關器件將會把模塊數值根據一定的比例實現轉換，從而完成器件上限與下限之間的轉化。如果器件設置了一定的過濾時間，那么PLC 自動化控制系統的中央處理器就在系統循環掃描周期前獲取模塊數量對應的輸入參數值，可以直接將該輸入參數值作為系統采樣的一個平均數值。如器果PLC 自動化控制系統并沒有設定相關的過濾參數，那么中央處理器將不會在循環掃描周期前獲取模塊數量對應的輸入參數值，而是直接在用戶對通道進行訪問操作時，獲取當前的輸入參數值。

4 結束語

PLC 自動化控制系統不僅可以代替一些繼電系統，而且可以使硬件軟化，提高控制系統的靈活性與穩定性，甚至還具有調節、通訊以及聯網的功能，可以看作是控制系統的一個有利系統。而且以PLC為核心的其他控制系統也得到了越來越多人的關注，包括集散控制系統、柔性制造系統以及運動控制系統等，相信在不久的將來，基于PLC的各類控制系統將得到越來越廣泛的研究與應用。