基于PLC控制的流水线自动控制系统设计

沙 印

（江阴职业技术学院,江苏 江阴 214400）

0 引言

随着计算机网络通信、电子信息技术的发展，工业控制系统对自动化控制也逐渐提出了更高的要求，从过去的电气化控制发展到现在的自动化、智能化和远程化控制，也提出了无人值守的控制要求。在这样的背景下，有必要对传统的控制系统进行自动化和智能化控制的升级改造。

本论文以工业生产中常见的流水线自动控制系统为研究对象，提出了下位机与上位机相结合的控制模式，实现了流水线自动控制系统的远程化和智能化控制，以期能够为工业自动控制系统的无人值守提供可供参考与借鉴的控制方法与控制模式，并以此和广大同行分享。

1 流水线自动控制系统总体设计

1.1 主要功能

（1）数据采集功能。要实现流水线的自动运行和自动化控制，首先要获取流水线及其他必要机电装备的工作参数、状态参数等数据信息，这依赖于传感器获取。

（2）数据管理功能。传感器采集到的数据信息通过网络传输到上位机中，上位机需要开发专用数据管理程序，对数据信息进行编辑和再加工，从而通过友好的人机交互界面将数据信息以合适的方式表现出来，以供用户获取相关信息。

（3）自动生产功能。通过PLC的编程，要能够实现流水线系统全部机电装备的自动运行，在不需要人工控制干预的前提下自动完成全部生产动作及功能。这需要对流水线系统全部动作进行编程控制来实现。

（4）远程控制功能。上位机通过计算机发出相关控制指令，能够实现对流水线系统的相关装备进行远程控制，从而真正实现流水线自动控制系统的远程化、智能化。

1.2 系统结构设计

基于PLC技术的流水线自动控制系统，其整体结构主要分为上位机与下位机两个层次，下面逐一进行分析探讨。

（1）上位机：上位机主要是指基于PC机或者工控机实现的数据管理终端。上位机要实现对数据的管理和远程控制功能，就必须借助于第三方软件开发系统专用的管理程序，同时要具备良好的人机交互性。通常可以借助于组态软件进行人机交互程序的开发，组态软件最大的优势在于所见即所得，能够再现真实的生产状态与被控对象的状态和动作。

（2）下位机：下位机主要是以传感器、PLC为核心的底层数据采集、获取设备，以及必要的数据传输网络装备，如交换机，路由器等。传感器负责采集流水线自动控制系统的状态信息、位置信息、生产信息、工位信息等一切必要的数据信息，经过PLC内部程序的处理，转换为需要的物理量数据，并由网络传输装备进行传输，最终将数据信息传送到上位机中，实现数据统一管理和远程控制功能。

3 流水线自动控制系统的实现

3.1 系统层次分析

基于PLC的流水线自动控制系统，从系统的实现来分析，主要可以从以下三个层次入手实施系统的实现：

（1）底层——数据感知层。底层主要布置传感器、PLC设备、数据采集卡等用于获取数据信息的设备。在布置底层的时候，应当结合不同的设备类型，不同的数据类型，不同的接口类型，合理的选择传感器、数据采集卡，确保所有的数据信息都能够通过传感器与数据采集卡进入到PLC内部。

（2） 中间层——数据传输层。中间层主要布置网络传输设备，底层数据和顶层管理中心之间的数据通信完全依赖于中间网络层的设计，因此在采用传统的基于TCP/IP网络通信协议的基础上，还需要考虑数据传输的安全性、可靠性等问题；另一方面，在布线的时候，还应当充分考虑到防雷、接地等问题，确保网络通信的稳定可靠。

（3）顶层——数据管理层。数据管理层一般采用B/S或C/S模式进行开发。B/S模式的优点在于分布式远程控制，只要能够联网，借助于浏览器就能够实现对系统的远程控制；C/S模式的优点在于控制的稳定性和可靠性，但是需要开发专用的人机交互程序。目前普遍采用B/S模式进行数据管理中心的布局与开发。对于流水线自动控制系统而言，由于需要管理的数据比较多，可以采用数据库管理软件实现所有数据信息的统一管理。

3.2 PLC系统的实现

结合流水线自动控制系统的控制要求和功能，这里选用三菱FX2N-48MR系列PLC，该PLC具有继电器输出及输入24点，输出24点。FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型PLC，内置用户存储器8Kb，可扩展到16K，最大可扩展到256个I/O点，可有多种特殊功能扩展，实现多种特殊控制功能（PID、高速计数、A/D、D/A等）。

在具体接线上，将传感器或者数据采集卡所获取的数据信息，按照数据的类型，直接接入PLC的模拟量输入点或者开关量输出点，当24个输入点不够用时，可以直接采用输入端口扩展模块进行输入点的扩展。PLC采用基于TCP/IP的网络通信协议和上位机PC机直接通信，从而实现上位机与下位机的数据通信和传输。

4 结语

PLC控制技术目前已经垄断了工业自动控制系统的半壁江山，得益于PLC控制系统具有控制简单、组网成本低、控制可靠及后期维护简单方便等优点。将PLC技术与上位机技术结合起来，借助于上位机强大的数据处理和图像表达能力，能够更加直观的对工业控制系统进行无人值守式的远程控制。本论文以流水线自动生产系统为具体研究对象，设计了基于PLC的自动控制系统，给出了系统的具体实现方案，对于PLC技术在工业生产控制系统中的应用，以及无人值守远程控制模式的应用，都具有较好的指导和借鉴意义。

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