电工电子自动化的可编程控制系统设计_张永香.pdf

科技与创新Science and Technology&Innovation1382023 年 第 13 期文章编号：2095-6835（2023）13-0138-03电工电子自动化的可编程控制系统设计张永香（江苏省通州中等专业学校，江苏 南通 226300）摘要：电工电子自动化技术，能够在电气系统领域内广泛应用，还能够将部分硬软件设备资源有效结合，合理运用可编程控制系统设计原理，将不同系统功能模块进行拓扑连接。但是在广泛应用可编程控制逻辑器（Programmable LogicController，PLC）的过程中，需要以电工电子自动化系统的应用需求为核心，详细划分功能模块。着重探析了电工电子自动化的可编程控制系统设计要点。关键词：电工电子；自动化；可编程控制系统；自动化编程中图分类号：TH164；TP273文献标志码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2023.13.041电工电子自动化技术是信息化时代的重要产物之一，能够将更多数字信号和模拟信号进行快速处理，还能够将 A/D（Analog/Digital）数模转换器应用在可编程控制逻辑器之中，但是需要对系统开关量和 I/O（Input/Output）数据流进行严格控制。在集中设计可编程控制系统软件的过程中，需要将电工电子自动化技术中的重要通信控制方法和系统操作逻辑进行组合优化设计。1电工电子自动化技术概述在信息化时代，电工电子自动化技术需要涵盖元器件识别、电气焊接、电路分析与制图、电工电子仪表使用、传感器 PLC 编程算法等内容1，还能够与特定学科领域进行有效衔接，将电气电路中的核心要素与实际生产生活需求有效对接。电工电子自动化技术中的相关概念理论，以现代化工业生产和社会生活需求为基础，将电工电子操作流程和关键安全质量监管节点详细划分成多个类目。在电气工程和信息工程等多个生产活动中，电工电子自动化技术的应用效果非常显著，能够逐步强化硬软件资源之间的适配度，还能够高效利用电力系统资源和信息资源。但是在对电工电子自动化技术和仪器仪表进行编程设计的过程中，相关技术人员还需要熟练掌握较多系统配置操作要点，综合判断电工电子仪器仪表中的故障问题和安全隐患因素。部分自动化控制系统中的操作功能和时序性比较复杂，需要借助更加专业的电工电子自动化控制方法和操作流程进行解耦，对系统开关量和数字信号模拟信号进行分类处理。电工电子自动化技术还能够在众多工业生产线中被广泛应用，节省信息转发和通信控制时间2。2PLC 可编程控制系统的基本功能2.1数据实时监测在不同工业生产活动中，PLC 可编程逻辑器能够呈现实时数据监测等系统操作功能，还能够将不同通信接口、数据总线、现场控制总线中连接的仪器设备信息进行实时处理，确保数字信号和模拟信号转换效率的稳定性，保障通信传输质量的一致性3。在具体执行数据实时监测系统功能的过程中，PLC 可编程逻辑器设备能够快速响应数据量的各项变化指标，确保仪器设备运行工况的稳定性。但是部分工业生产活动比较复杂，需要将自动控制系统装置中的数据操作逻辑和业务流程进行可视化分析，严格界定工业生产需求和系统功能模块之间的关联性，确保可编程逻辑器能够快速采集和处理数据信息资源。在执行不同类型数据监测指令的过程中，PLC 可编程逻辑器设备能够将硬件资源和软件信息资源进行有效衔接，将传感器的数据采集精度提升到合理区间范围之内，还能够及时响应故障监测指令，保障系统装置运行状态的稳定性4。尤其在电气系统中，数据实时监测功能的数据输入项和输出项数量都比较多，需要在可编程逻辑器中进行编码分析和流程化处理。2.2故障状态监管在设计和应用 PLC 可编程控制系统的过程中，需要对不同类别工业仪器设备的生产操作状态进行重点监管，避免出现较多安全和质量责任事故问题。对于不同类型的工业生产仪器设备，应用 PLC 可编程逻辑器的过程中，需要对各项业务操作流程进行创新整合，快速识别仪器设备不同运行状态和设计模式中存在的异常数据输入和输出项，并对 I/O 数据接口和网络通信接口的自动控制精度进行集中调试，避免各项系统Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 13 期139故障和设备故障问题影响到生产操作活动的连贯性和安全稳定性。在对仪器设备运行故障状态进行自动化监管的过程中，PLC 可编程逻辑器设备需要将识别结果同步到上位机中，并对数据感知终端设备的数据通信传输过程进行安全加密控制5。不同类型仪器设备的故障状态监管频次有所不同，也能够直接影响到故障检修和排查结果的精准度。区别于人工故障排查模式，自动化控制系统中的仪器设备普遍具有较高的数据采集灵敏度，但是需要对不同故障代码进行有效识别，避免影响到故障检修效果的稳定性。2.3历史数据查询在众多工业技术领域内，PLC 可编程控制系统装置能够呈现历史数据查询等基础操作功能，还能够将不同类型数据信息的差异化存储管理模式与软硬件资源配置参数相结合，及时调用系统内部存储空间中的数据资源，保障各项生产作业和经营管理活动的连贯性和可靠性。但是在设定自动控制操作模式的过程中，需要以特定功能需求为核心，并对多线程的自动控制流程进行适度优化，保障历史数据查询结果和系统响应时间都处于合理区间范围内。在具体执行历史数据查询操作的过程中，需要以特定关键字及标识码进行查询，并将查询结果同步到可视化屏幕之中。根据上位机设备返回的系统参数指标，历史数据查询功能模块还需要保留某一个用户权限管理模式下的查询范围，才能够将可编程逻辑器设备中的数据查询模式进行再度优化和完善。PLC 可编程逻辑器设备的系统响应速度比较快，还能够兼容不同总线接口，并对数据拓扑图中的异常数据访问进行集中处理，避免出现较多数据存储管理故障问题和资源冲突问题。2.4自动化编程与优化控制在统一配置 PLC 可编程逻辑器的过程中，需要对自动化编程流程和优化控制策略进行详细设计，并将不同技术领域内 PLC 设备的实际应用需求进行客观评估，重点观测输入和输出单元的数据量是否与软件算法设计效果基本一致。尤其在对电工电子自动化技术进行融合应用的过程中，需要以自动化编程设计需求为主，将优化控制策略转换成数字量、模拟量之间的转换策略，保障自动化控制操作结果的精准度即可。在双工及半双工系统中，PLC 自动化编程控制效率显著提升，并能够对数据信息的高效存储管理效果进行客观评估，保障可编程控制系统内部功能结构的完整性和相互独立性。在设计和应用 PLC 自动控制系统装置的过程中，不能够忽略自动化编程技术和优化控制策略之间的相关性，还需要对不同系统操作流程进行适度简化。3电工电子自动化的可编程控制系统设计3.1自动化顺序控制很多工业生产线普遍选用顺序控制策略，因此需要对电工电子自动化控制系统进行自动化顺序控制设计，将不同生产工序之间的顺序控制和职能转换标准进行详细划分。但是在具体执行自动化顺序控制指令的过程中，PLC 可编程逻辑器的输入和输出单元都需要及时响应顺序控制指令，并及时调动临时数据存储单元中的变量数据，将不同流程和工序的自动化判定标准进行对比分析，才能够逐步提升 PLC 自动控制水平。对于电气系统及信息系统工程等重要生产作业活动而言，自动化顺序控制与闭环控制策略比较常见，但是需要对不同时序计数器进行集中设置，避免部分操作指令出现失灵现象。除此之外，部分 PLC 自动化顺序控制流程中的判定规则并不统一，需要在实时监测仪器设备运行工况是否异常的基础之上，及时收集底部数据信息资源，将自动控制操作结果返回到 CPU（Central Processing Unit，中央处理器）之中，避免出现控制操作失灵等现象。根据自动化顺序控制流程的不同工序执行结果，PLC 都能够及时反馈给上位机设备一系列数据编码和决策反馈结果。3.2闭环自动化控制根据电工电子自动化技术的实际应用需求，在对PLC 可编程控制系统进行详细设计的过程中，顺序控制和闭环控制策略都必不可少，能够直接影响到机电设备和仪器仪表的自动运行工况数据精度和底层数据采集质量。但是在对闭环自动化控制系统进行详细设计的过程中，需要对输入单元、输出单元中的数据量变化趋势进行可视化分析，将不同仪器设备的控制操作模式进行对比分析。区别于单流程的工业生产作业模式，很多闭环自动化控制系统的操作流程更加复杂，还可以结合人工神经网络进行精细化分类管理，将数据信息存储在数据库等系统软件中。结合闭环开关和自动化控制技术原理，PLC 可编程控制操作精度非常关键，需要将电气元件和监测系统装置进行有效连接，并保障电气自动化控制操作过程的完整性和可靠性。部分 PLC 可编程逻辑器能够将输入和输出数据信息同步存储在数据库之中，并结合物联网技术、大数据技术及网络安全技术，合理分配存储空间和系统内存空间。3.3系统开关量控制在不同工业系统中，各项生产活动之间的关联性非常密切，因此能够间接影响到系统内部逻辑规则和算法编程设计效果的稳定性，在对不同系统开关点位科技与创新Science and Technology&Innovation1402023 年 第 13 期进行集成化控制的过程中，需要合理运用 PLC 可编程控制系统装置中的开关量控制操作功能，避免部分程序运行过程中会被外部指令所干扰。但是在众多电工电子自动化操作模式中，PLC 可编程控制操作精度存在较大差异，还需要根据系统交互界面中的数据操作逻辑，将单机控制和联动控制模式进行合理规划与优化设计。根据现场总线系统中的集成化操作功能权限，PLC 可编程控制系统装置能够快速识别和判断复杂程序中的数据量，将数字信号和模拟信号进行分类存储管理，保障不同开关运行状态的稳定性，避免出现资源冲突和进程冲突等问题。与此同时，系统开关量控制策略与顺序闭环等经典控制模式有所不同，需要实时监测系统开关点位的断开及连接状态，并对电气线路中的电子元器件运行工况数据进行快速采集，避免影响到开关量控制精度的一致性。3.4远程通讯控制在电工电子自动化技术领域内，可编程控制系统的设计与实现，需要有效衔接远程通讯控制等系统功能模块，对比分析全双工系统、半双工系统之间的数据通信传输效率和质量是否存在较大差异，避免影响到电气系统设备的正常运行工况数据采集精度。在创新设计 PLC 可编程控制系统内部功能模块的过程中，需要以实际生产生活需求为基础，对远程通讯控制操作模块进行详细设计，将机械逻辑和电气逻辑规则编码到 PLC 设备中。在具体执行远程通讯控制指令的过程中，PLC 可编程控制系统需要将共同信息进行模块化处理，及时处理各项数据逻辑性错误等问题。除此之外，部分电工电子自动化控制系统中的操作功能能够兼容较多仪器设备，但是需要对远程通讯控制模块中的操作参数和阈值进行严格设定，避免不同控制层次之间存在逻辑性错误问题，还需要避免出现安全隐患因素和质量风险问题。3.5硬件选型设计在电工电子自动化技术领域内，硬件选型是非常关键的工作之一，因此需要对 PLC 及其他系统硬件设施资源进行重点筛选，从各项系统参数指标中客观判断和分析硬件和软件系统之间的兼容性。PLC 设备的I/O 点数是非常关键的系统参数，需要根据设计值进行适度调整，预留出一成到二成的余量即可满足软件设计需求。根据 PLC 可编程控制系统装置的存储器容量，能够客观估量用户程序和终端控制指令之间的信息转换效率。很多可编程控制系统都需要具备较多通讯控制模块，还能够支持多种通讯协议族，如果应用点对点、现场总线及工业以太网，则需要结合 PLC 设备的各项硬件参数指标进行对比分析。PLC 按结构可分为紧凑型和模块型 2 类，紧凑型通常用于小型控制系统；模块型 PLC 提供多种 I/O 模块，可以在 PLC 基板上插接，方便用户根据需要合理地选择和配置控制系统的I/O 点数。3.6网络拓扑结构设计在电工电子自动化技术领域内，网络拓扑结构设计成果能够直接影响到总网和子网之间的集成化控制操作精度，因此需要将 PLC 设备兼容的网络拓扑结构进行详细划分，例如 4 级以下的 NBS 模型、ISO 模型等，需要对特定通信控制需求进行合理划分，避免影响到电气系统内部功能模块的完整性和相互独立性。对于中小型自动化控制系统，可以选用 3 级总线复合型拓扑结构，能够兼容大部分工业仪器设备和机电设备的数据通信接口和通信协议，还能够将半双工系统、全双工系统中的底层数据信息资源进行合理分类。在对自动化控制系统内部网络拓扑结构进行优化设计的过程中，需要客观考量各项数据通信传输控制流程中的节点安全问题和信道安全问题，避免影响到不同级别 PLC 控制指令之间的稳定传输性能。4结束语综上所述，电工电子自动化技术领域内的可编程控制系统装置需要涵盖完整的系统结构，还需要从功能及性能等多个层面进行优化设计，将业务模型、数据模型及网络模型中的关键信息资源进行创新整合，提升 PLC 编程设计和算法优化效果。基于 PLC 可编程控制系统的电工电子自动化技术体系，能够呈现非常稳定的数据通信控制和数据信息处理模式。参考文献：1徐秀秀.基于 PLC 的机械设备电气自动化控制探究J.大众标准化，2021（24）：73-75.2陈磊.基于冶金电气自动化控制技术特点与运用研究J.冶金管理，2021（21）：70-71.3陶丹丹.探究 PLC 技术在机械电气自动化控制中的应用J.机械设计，2021，38（10）：160-161.4储胜国.传感器在机电自动化控制中的应用J.造纸装备及材料，2021，50（10）：7-8.5马成彪.电子工程自动化控制中的智能技术探究J.中国新通信，2021，23（19）：98-100.作者简介：张永香（1972），女，本科，教师，中教一级，主要研究方向为电工电子。（编辑：丁琳）