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基于PLC的药品生产自动化控制系统设计及实现

李艳辉

哈尔滨纳诺机械设备有限公司

摘要: 文章主要围绕基于PLC的药品生产自动化控制系统设计及实现进行探讨。首先,对plc系统做出简单说明。其次,深究plc控制系统设计,具体内容包括控制系统硬件设计与系统软件设计,对两者进行深入分析,如设计系统输入电路,设计系统输出电路,基于系统进行抗干扰设计,掌握程序设计要点,确定系统编程技巧。希望以下论述可以起到借鉴作用,为自动化控制系统设计与实现提供参考。
关键词: PLC;药品生产;自动化控制系统
DOI:10.12721/ccn.2024.157019
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伴随国家经济水平不断提升,市场形势愈发复杂。企业为提高自身竞争力获取更多利益,愈发注重生产模式选用,对早期生产方式进行优化创新,通过自动化手段进行作业,提高生产效率同时控制成本支出,减少不必要的能耗。Plc是用于工业生产领域的计算机,易于编程且拥有多种功能,具有较高可靠性与安全性,正因如此广泛应用于自动化控制。企业要结合实际情况制定科学合理的设计方案,完善系统结构提升可靠性,使其作用在实践中得到充分发挥。

1PLC系统简述

Plc系统是基于可编程控制器生成的结果。用户可结合自身需求通过数字指令进行操作,处理系统运行涉及的信号,这也是目前应用最为频繁的方式,自动化、智能化特征突出。Plc系统运行阶段,其核心主要集中在以下几个部分,包括输入采样、程序执行以及最终输出,当三者结束之后证明一个周期已经完成,且cpu能重复扫描同一项目。深究plc系统,掌握系统构成以及特点,对自动化控制系统研发而言具有十分重要的意义,随着国家经济飞速发展,市场环境愈发复杂,现代企业愈发注重生产方式创新以及优化生产流程,积极引入新型技术手段,及时更新生产设备,规范生产全程。采取科学有效的技术创建自动化控制系统,减少生产阶段成本投入同时保证工作质量,创造更多经济效益同时提升自身竞争优势。

2 PLC控制系统的设计

plc自动化控制系统设计细分为硬件设计与软件设计两部分。

2.1 PLC控制系统的硬件设计

硬件设计具有十分重要的意义,影响系统运行安全性与可靠性,设计过程中可从以下几方面入手:

2.1.1 PLC控制系统的输入电路设计

Plc电源具有较强适应性,为减少系统运行阶段受到的干扰,设计阶段应增添电源净化元件,基于系统引入双隔离技术,弱化高低频脉冲生成的影响,为系统提供有效保护。常规情况下,系统接入DC 24V电源,而且运行期间要加强负载容量控制,采取科学措施规避短路,确保电力输送正常提升系统运行安全水平,究其原因,系统运行期间无论出现过载还是短路都会产生负面影响,正常情况下系统接入电源高于输入电路功率,另外针对系统输入电路安装熔丝,降低短路出现概率。

2.1.2PLC控制系统的输出电路设计

分析生产工艺提出的需求,利用晶体管控制系统指示灯、变频器等工作状态,其优势在于缩短响应环节消耗的时间。设计过程中,首选继电器输出,这种方式可以简化电路设计流程,强化电路负载能力。如采取输出带电磁线圈,一旦因负载断电将对系统造成一定冲击,正因如此,分析直流感性负载变化,并安装流二极管,为plc系统提供保护。系统运行过程中如果同时输出多个重要量,不仅要在系统内部落实互锁,同时由系统硬件切入采取互锁措施,强化系统安全性,从根源入手规避问题。

2.1.3PLC控制系统的抗干扰设计

伴随科学水平提升,技术优化创新,近年来我国工业发展迅速,晶闸管可从全局入手控制电流,对变频装置进行调整,控制变频速度,然则这种方式运用之后加剧电网污染程度,系统运行受到不同程度干扰。如何消除干扰是plc系统设计过程中必须着重考虑的问题,常规情况下设计人员主要运用下述方式隔离干扰,包括安装超隔离变压装置,基于中性点电容完成接地,利用金属材料制成屏蔽设施,将plc系统置于金属柜内。如此可弱化电磁对系统造成的影响,降低辐射带来的干扰。结合现场敷设线路,采取分散方式调整强电线路与弱电线路,且布线过程中要注意时间间隔。

2.2 PLC控制系统的软件设计

Plc系统软硬件设计可同步进行,软件设计旨在依照控制需求完善工艺流程图,这是plc系统设计不可缺少的重要环节。程序编译是软件设计的核心,科学合理的软件方便技术人员掌握系统操作要点,于日常工作中调试系统,做好系统检修维护工作,强化系统运行可靠性。

2.2.1 PLC控制系统的程序设计思想

生产环境不同情况下控制复杂程度定然存在差异,可基于结构整体形式细分成基本程序与模块程序。前者较为简单且具有独立特征,方便控制生产全程,也可与模块程序结合。基于计算机程序基础,程序结构包含以下集中形式,包括顺序结构、条件分支以及循环结构。模块程序是由整体出发将程序划分成多个子程序,代码编写结束之后进行调试,最后整合模块代码形成完整程序。这种方法叫做模块化程序设计。我们建议经常采用这种程序设计思想,因为各模块具有相对独立性,相互连接关系简单,程序易于调试修改。特别是用于复杂控制要求的生产过程。

2.2.2PLC控制系统的程序设计要点

PLC控制系统I/O分配,依据生产流水线从前至后,I/O点数由小到大;尽可能把一个系统、设备或部件的I/O信号集中编址,以利于维护。定时器、计数器要统一编号,不可重复使用同一编号,以确保PLC工作运行的可靠性。程序中大量使用的内部继电器或者中间标志位(不是I/O位),也要统一编号,进行分配。在地址分配完成后,应列出I/O分配表和内部继电器或者中间标志位分配表。彼此有关的输出器件,如电机的正/反转等,其输出地址应连续安排,如Q2.0/Q2.1等。

2.2.3PLC控制系统编程技巧

PLC程序设计的原则是逻辑关系简单明了,易于编程输入,少占内存,减少扫描时间,这是PLC编程必须遵循的原则。下面介绍几点技巧。PLC各种触点可以多次重复使用,无需用复杂的程序来减少触点使用次数。同一个继电器线圈在同一个程序中使用两次称为双线圈输出,双线圈输出容易引起误动作,在程序中尽量要避免线圈重复使用。如果必须是双线圈输出,可以采用置位和复位操作(以S7-300为例如SQ4.0或者RQ4.0)。如果要使PLC多个输出为固定值1(常闭),可以采用字传送指令完成,例如Q2.0、Q2.3、Q2.5、Q2.7同时都为1,可以使用一条指令将十六进制的数据0A9H直接传送QW2即可。对于非重要设备,可以通过硬件上多个触点串联后再接入PLC输入端,或者通过PLC编程来减少I/O点数,节约资源。例如:我们使用一个按钮来控制设备的启动/停止,就可以采用二分频来实现。模块化编程思想的应用:可以把正反自锁互锁转程序封装成为一个模块,正反转点动封装成为一个模块,在PLC程序中我们可以重复调用该模块。

3结语

总而言之,由上述分析内容可以看出,plc控制系统对工业生产具有十分重要的作用,减少人力资源投入同时提高生产水平,提高产能创造更多经济效益。正因如此,必须重视系统了解其作用。然则,系统设计难度较高且流程复杂,要想于具体生产中充分发挥系统作用,提升系统运用水平,必须结合实际情况设计相应方案,由软硬件入手强化系统性能,如此才能使系统稳定运行,取得预期效果。

参考文献

[1]吴海翔,盛亚英.基于PLC组态分析原理的自动化编程控制系统设计[J].制造业自动化,2021.DOI:10.3969/j.issn.1009-0134.2021.11.036.

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