基于组态软件的PLC控制系统研究

李政 亢洁

摘  要：随着科学技术的不断进步，PLC控制系统在运用过程中的要求也越来越高，以期实现更多功能的应用。在PLC系统运行中，很多软件的运用对功能的扩展有明显的优势，特别是组态软件，功能扩展更加显著。文章以组态软件在PLC控制系统中的运用为研究视角，重点阐述了相关控制系统的研究，旨在为相关技术人员的工作提出参考，促进PLC控制系统更好发展。

关键词：组态软件;PLC控制系统;功能

中图分类号：TP273         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）22-0065-02

Absrtact： With the continuous progress of science and technology， the requirements of PLC control system in the process of application are getting higher and higher， in order to achieve more functional applications. In the operation of PLC system， the use of a lot of software has obvious advantages to the expansion of function， especially the configuration software， the function extension is more obvious. From the perspective of the application of configuration software in PLC control system， this paper focuses on the research of related control system， in order to provide reference for the work of relevant technicians and promote the better development of PLC control system.

Keywords： configuration software; PLC control system; function

随着我国科学技术的发展，工业领域中的信息化与智能化不断进步，信息技术、网络技术与物联网技术的运用愈加完善，目前已经形成集成化的控制系统，监控和后台管理一体化的PLC控制系统。

1 组态软件在PLC控制系统中运用优势

1.1 加强PLC控制系统的故障诊断

PLC控制系统中使用组态软件，可在设备运行时主动获取信息，对设备进行实時监控，在此过程中，对已经或者即将产生的故障进行诊断，发挥故障检测的作用[1]。具体来说，就是在工业生产过程中，对设备运行状态进行实时监控，保证相关数据在标准范围内。对于该目标的实现，可利用高速驱动程序与现场PLC通信设备，促使操作人员对操作界面的良好控制，从组态软件中提取相关文本和图像信息，辅助操作人员进行现场检测，上传工作数据，利用操作界面，监控现场设备，并进行重要参数的设置和调整[2]。

1.2 测试PLC控制系统结果

PLC控制系统在现场工作时，先进行测试运转，即设备运行后，开启PC机中虚拟按钮，控制仿真设备运行[3]。然后模拟设备运行状态，即系统真正运行后，监控和控制PC机中播放的仿真画面，结合之前编制的PLC程序和运行状态，合理调整。此类仿真画面比较形象，可视性强，在组态软件中的PLC程序，无论是否符合工作控制需求，都能在PC机中得出结论，进而了解系统运行的实际状态。

2 基于组态软件的PLC控制系统研究

2.1 构建实验系统平台

基于组态软件下的PLC实验系统平台的设计，主要从下面两方面进行：第一，硬件配置与软件环境的构建。对于该平台的建设，将重点放在系统的研发上，环境的构建包括工程管理器、运行系统、工程浏览器与界面开发系统等。软件环境主要以组态王中的6.5软件为主，并在此基础上，构建一个实时的监控软件。具体来说，该环境下可以设置PLC系统中的相关数据，并在设备中直接显示出来，通过硬件配置打印，令实际生产环节中，记录并上报设备在运行中出现的故障和数据不稳的问题[4]。此时要注意的是，组态王6.5软件具备二次开发的功能，可以结合企业生产经营状况，开发出针对性更强的软件环境，提升控制便捷性。此时人才队伍建设很重要，需要对管理人员、技术人员进行培养，为PLC控制系统研究提供良好支撑。另外，在实验系统平台的建设中，硬件配置包括计算机和自动控制设备，通过通信转换器对其进行连接，实现最终控制功能。第二，设计原则。要想组态软件在PLC控制系统中使用更加可靠，实际工作中就要以安全作为原则，在此基础上进行PLC实验系统平台的研发，令其具有操作简单，通用性强的特点，不但可提升系统使用效率，还可以扩展使用范围。除此之外，以组态软件为基础，在PLC实验系统的设计过程中，还要遵循集散性原则，在上位和下位设备中利用串行编程，实现电缆通讯功能，也就是说利用组态软件对设备运行效果进行监控，反映出生产现场的工作情况[5]。如果设备在运行时，因为故障令上位机停止工作，也不会影响设备的运行效率。如果系统故障引发危险，组态软件也能保证系统的正常运转，令整个系统的良好运行。

2.2 搭建通信系统

组态软件利用上位机中的I/O驱动程序，在网络作用下，PLC控制系统获得运行设备的实时数据，经过技术转换，在上位机中显示可视图像。I/O驱动程序主要功能为组态软件与I/O设备的联通，便于交换信息。技术人员通过组态画面的显示情况，进行操作，向生产现场发送指令，再结合最新的数据情况，进行参数的调整。对于已有数据还可进行储存，按照检索要求，调取实时数据库，以图表的形式展示。为了保证监控系统的准确和安全，PLC控制系统中最重要的就是各个模块之间信息的正常互换，结合系统的整体结构显示，第一步为组态软件的计算机与PLC系统结合，即上位机与PLC在有关协议下，完成远程通信功能，传输完整指令，并且PLC将执行系统的数据返回给上位机显示。按照上位机与PLC系统的功能，对其物理连接分为上位机与交换机、网关的连接和PLC与远程服务器网络扩展模块的连接，通过互联网实现。具体方法为：上位机向PLC控制系统发出指令，然后传输给执行控制器。网络中加入TCP/IP协议的Modbus TCP/IP协议。如果PLC控制系统需要网络功能，就建立网络模块（如图1）。该网络模块中有四个功能端，对应1.2.3.6位置，分别表示TD+断输出端子1、TD-输出端子0、RD+输出端子1、RD输出端子0，工作中将队形的端子接入服务器和对应网关。PLC与上位机通信中，就是为了传输PLC控制系统收集到的数据，但是数据的传输会受外界因素的影响，因此要使用屏蔽线。该网络通信端中的内部数据具有过滤功能，可以提升数据传输的精准性，并进行有效处理。过滤功能可以有效减少电平突变情况，包括跳动过滤法与积分器过滤法。增加过滤功能与未增加该功能在信号上有很大的区别。另外还可使用跳动过滤的形式，提升信息准确性，减少输入信号中的调动影响，利用调动过滤器的设置，减少输入电平突变。

PLC通信在信息的传递上有并行和串行两种。前者信息传播速度快，如果进行远程通信，成本较高，因此經常被运用于内部通信。相比较来说，串行通信方法成本较低，目前为止在技术已经比较成熟，并在远程信息传输上更具有优势，所以各种PLC系统在运行时使用串行通信。局域网络中的通信技术主要是主/从通信手段，实现一个主站同时和多个从站开展双向通信。如果只有PLC构成主站，就可将其余执行系统都设置为从站设备。上位机利用PLC获取信息，具体工作为：上位机通过服务器传输信息，执行系统收到信息后返回状态信息，然后将信息输送到PLC控制系统中，也可以直接利用上位机发送执行数据，完成双向信息的书写。另外，当Modbus使用主/从形式发送数据信息时，在实际工作中就会因为系统故障断开，PLC就可诊断出该系统的故障，故障处理后，再自动接通网络。该网络端口的类型为RJ-45，Modbus协议则在服务端中，有客户端向服务器发送指令，执行其收到的请求后，通过检索，完成服务器的请求。施耐德企业制造的PLC系列产品的地址是专门为软件编辑平台设置的，该软件平台设置上位机地址，数据相符后，就可接收Modbus发送的信息，并以PLC程序编码的模式上传到TCP/IP中，实现网络通信。因为PLC只有一个，所以设备IP地址的设置使用缺省形式，即在设备的MAC地址上构建，最前字节固定在10H，后两个字节则为该设备中MAC地址最后两个字节。

综上所述，现在PLC控制系统在不断的运行和发展，组态软件在其中作用显著，在设备运行中发挥着重要的功效，因此需要合理使用。在PLC控制系统的使用中，技术人员要充分认知组态软件使用的优势，将两者充分融合，保证PLC系统功能的扩展，促进企业更好发展。

参考文献：

[1]唐海波.基于组态软件的中央空调电气自动控制系统的开发[J].电子技术与软件工程，2019（10）：122-123.

[2]曹瑜，陈伟，吴彦霖.基于组态控制技术实现自动控制系统的平台建设[J].有色金属设计，2018，45（04）：106-108.

[3]张晓萍.基于工业组态软件的PLC虚拟实验控制系统研究[J].中外企业家，2018（34）：165-166.

[4]周炜明，许娜.气动采摘机械手快速控制系统设计——基于PLC和MCGS组态软件[J].农机化研究，2019，41（05）：116-120.

[5]张伟，陈月红.基于OPC技术的工业仪表与组态软件的实时通讯[J].山东工业技术，2018（19）：137+140.

[6]李玉琴.基于工业组态软件的远程PLC虚拟控制系统的开发探析[J].电子测试，2018（Z1）：88-89.