CN117930742B - 一种基于plc的自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动控制领域，公开了一种基于PLC的自动控制系统，包括：多组数据采集设备；智能芯片，智能芯片用于采集生产设备运行数据集合并进行分组，得到多个生产设备运行数据组；对于每个生产设备运行数据组进行异常数据识别，若存在异常生产设备运行数据，将异常生产设备运行数据所对应的设备标识确定为异常设备标识；对于每个异常设备标识，生成异常设备标识对应的调节信号；多个PLC主机，每个PLC主机用于接收多种生产参数和智能芯片发送的调节信号；确定异常设备标识与本地存储的设备标识是否匹配，若匹配，则根据替代生产参数和当前的控制策略，生成控制指令。由此，避免由于数据采集不准确而影响生产效率和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制领域，具体涉及一种基于PLC的自动控制系统。
背景技术
随着工业生产的发展，对于生产过程的控制要求越来越高。传统的继电器控制系统由于其结构复杂、可靠性低、维护困难等缺点，已经不能满足现代工业生产的需求。因此，PLC（可编程逻辑控制器）控制系统应运而生，它以其高度集成化、可靠性高、易于维护等优点，逐渐成为工业自动化控制的主流。
然而，现有的PLC控制系统仍存在以下技术问题：
第一，同一个厂区内往往有各种生产设备，因此同时存在多套PLC控制系统，多套PLC控制系统独立运行，当其中的一套PLC控制系统的数据采集设备发生故障时，往往会影响对应的生产设备的生产效率和安全性；
第二，无法进行远程调试，使得系统的维护和优化工作变得困难，直接影响到生产效率和安全性。
发明内容
本发明内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本发明内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
本发明提出了一种基于PLC的自动控制系统，来解决以上背景技术部分提到的技术问题中的一项或多项。
本发明提供了一种基于PLC的自动控制系统，包括：多组数据采集设备，多组数据采集设备配置于生产区的多台生产设备，其中，每台生产设备配置有一组数据采集设备，每组数据采集设备包括多个传感器，多个传感器用于采集多种生产参数并将多种生产参数发送至对应的PLC主机和智能芯片；智能芯片，智能芯片用于将目标时间周期内从每组数据采集设备接收到的多种生产参数、多种生产参数对应的生产设备的设备类型和设备标识组成生产设备运行数据，得到生产设备运行数据集合；对于生产设备运行数据集合中的生产设备运行数据按照设备类型进行分组，得到多个生产设备运行数据组，每个生产设备运行数据组对应一个设备类型；对于每个生产设备运行数据组进行异常数据识别，若存在异常生产设备运行数据，将异常生产设备运行数据所对应的设备标识确定为异常设备标识，得到异常设备标识集合；对于异常设备标识集合中每个异常设备标识，生成异常设备标识对应的调节信号，调节信号包括异常设备标识和替代生产参数；多个PLC主机，多个PLC主机配置于生产区的多台生产设备中，其中，每台生产设备配置有一个PLC主机，每个PLC主机用于接收对应的多个传感器发送的多种生产参数和智能芯片发送的调节信号；确定调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识是否匹配，若调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识匹配，则根据调节信号所包括的替代生产参数和当前的控制策略，生成控制指令以控制执行器执行对应的操作。
可选的，替代生产参数是通过以下步骤生成的：确定每个生产设备运行数据组对应的标准差；将每个生产设备运行数据组中超过三倍标准差的生产设备运行数据确定为异常生产设备运行数据，并将异常生产设备运行数据所对应的设备标识确定为异常设备标识，得到异常设备标识集合；对于异常设备标识集合中的每个异常设备标识，将对应的生产设备运行数据组中的异常生产设备运行数据删除，得到更新生产设备运行数据组；对于更新生产设备运行数据组中的各个数据求平均值，得到平均生产设备运行数据，并将平均生产设备运行数据确定为异常设备标识对应的替代生产参数。
可选的，每个PLC主机配置有控制策略池，智能芯片搭载有控制策略选择模型，智能芯片还用于：获取多个PLC主机中每个PLC主机当前的控制策略和对应的生产设备的实际生产指标，得到控制策略集合和实际生产指标集合；对于每台生产设备，确定对应的实际生产指标与预先配置的期望生产指标之间的差距是否满足预设条件，若不满足预设条件，则将替代生产参数和期望生产指标输入控制策略选择模型，从控制策略池中选择目标控制策略并将目标控制策略发送至生产设备对应的PLC主机，以使PLC主机根据目标控制策略生成控制指令。
可选的，每台生产设备配置有异常指示灯，每个PLC主机还用于：若调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识匹配，控制PLC主机对应的生产设备的异常指示灯开启，若调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识不匹配，控制PLC主机对应的生产设备的异常指示灯关闭。
可选的，一种基于PLC的自动控制系统还包括：上位机，上位机与智能芯片以及多个PLC主机通信连接，上位机预先配置有与生产区的多台生产设备具有映射关系的多个生产设备模型，以及与多个PLC主机具有映射关系的多个PLC主机模型；上位机通过界面对多个生产设备模型和多个PLC主机模型进行展示，当接收到用户通过界面输入的针对目标生产设备模型的控制信息，生成针对目标生产设备的控制指令，并将针对目标生产设备的控制指令发送至目标生产设备对应的目标PLC主机，其中，目标生产设备与目标生产设备模型具有映射关系。
本发明具有如下有益效果：
1、通过设置智能芯片并对生产区的多组数据采集设备所采集的多种生产参数进行异常识别，从而可以及时发现数据异常情形。在此基础上，当发现数据异常情形时，生成异常设备标识对应的调节信号，而调节信号中包括异常设备标识和替代生产参数，从而数据采集设备发生故障的生产设备可以基于替代生产参数生成控制指令，避免由于数据采集不准确而影响生产效率和安全性；
2、通过设置远程调试平台，可以对多个PLC主机统一调试，并能够实现远程调试和自动调试，从而使得系统的维护和优化工作变得容易，提升生产效率和安全性。
附图说明
结合附图并参考以下具体实施方式，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。
图1是本发明的一种基于PLC的自动控制系统的控制原理示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本发明的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明的一种基于PLC的自动控制系统包括多组数据采集设备101、多个PLC主机102和智能芯片103。其中，每组数据采集设备可以与对应的PLC主机进行通信，以及与智能芯片103进行通信。另外，每个PLC主机与智能芯片103也可以进行通信。实践中，可以通过以太网、串口、Modbus等通信协议进行通信。
其中，多组数据采集设备101包括数据采集设备1、数据采集设备2……数据采集设备n，其中，每组数据采集设备（例如数据采集设备1、数据采集设备2、数据采集设备n）均包括多个传感器，多个传感器包括但不限于：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、流量传感器等等。在此基础上，每组数据采集设备可以采集多种生产参数。多组数据采集设备101配置于生产区的多台生产设备，其中，每台生产设备配置有一组数据采集设备，每组数据采集设备包括多个传感器，多个传感器用于采集多种生产参数并将多种生产参数发送至对应的PLC主机和智能芯片103。
需要说明的是，多台生产设备中可以存在设备类型相同的生产设备，也可以存在设备类型不同的生产设备。实践中，对于设备类型相同的生产设备，对应的数据采集设备和多种生产参数一般也是相同的。
智能芯片103用于将目标时间周期（例如24小时）内从每组数据采集设备接收到的多种生产参数、多种生产参数对应的生产设备的设备类型和设备标识组成生产设备运行数据，得到生产设备运行数据集合。之后，对于生产设备运行数据集合中的生产设备运行数据按照设备类型进行分组，得到多个生产设备运行数据组，每个生产设备运行数据组对应一个设备类型。可以理解，每个生产设备运行数据组对应同一个设备类型，不同生产设备运行数据组对应不同的设备类型。
对于每个生产设备运行数据组进行异常数据识别，若存在异常生产设备运行数据，将异常生产设备运行数据所对应的设备标识确定为异常设备标识。具体的，对于每个生产设备运行数据组，可以采用标准差法识别异常生产设备运行数据。具体的，可以首先确定该组数据对应的标准差，之后，将每个生产设备运行数据组中超过三倍标准差的生产设备运行数据确定为异常生产设备运行数据，将异常生产设备运行数据所对应的设备标识确定为异常设备标识，进而得到异常设备标识集合。
在此基础上，对于异常设备标识集合中每个异常设备标识，生成异常设备标识对应的调节信号，调节信号包括异常设备标识和替代生产参数。具体的，对于每个异常设备标识，将对应的生产设备运行数据组中的异常生产设备运行数据删除，得到更新生产设备运行数据组，对于更新生产设备运行数据组中的各个数据求平均值，得到平均生产设备运行数据。最后，将平均生产设备运行数据确定为异常设备标识对应的替代生产参数。
多个PLC主机102配置于生产区的多台生产设备中，其中，每台生产设备配置有一个PLC主机，每个PLC主机用于接收对应的多个传感器发送的多种生产参数和智能芯片103发送的调节信号；确定调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识是否匹配，若调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识匹配，则根据调节信号所包括的替代生产参数和当前的控制策略，生成控制指令以控制执行器执行对应的操作。
可选的，每个PLC主机配置有控制策略池，智能芯片搭载有控制策略选择模型，智能芯片还用于：获取多个PLC主机中每个PLC主机当前的控制策略和对应的生产设备的实际生产指标，得到控制策略集合和实际生产指标集合；对于每台生产设备，确定对应的实际生产指标与预先配置的期望生产指标之间的差距是否满足预设条件，若不满足预设条件，则将替代生产参数和期望生产指标输入控制策略选择模型，从控制策略池中选择目标控制策略并将目标控制策略发送至生产设备对应的PLC主机，以使PLC主机根据目标控制策略生成控制指令。
可选的，每台生产设备配置有异常指示灯，每个PLC主机还用于：若调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识匹配，控制PLC主机对应的生产设备的异常指示灯开启，若调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识不匹配，控制PLC主机对应的生产设备的异常指示灯关闭。
可选的，一种基于PLC的自动控制系统还包括：上位机，上位机与智能芯片以及多个PLC主机通信连接，上位机预先配置有与生产区的多台生产设备具有映射关系的多个生产设备模型，以及与多个PLC主机具有映射关系的多个PLC主机模型；上位机通过界面对多个生产设备模型和多个PLC主机模型进行展示，当接收到用户通过界面输入的针对目标生产设备模型的控制信息，生成针对目标生产设备的控制指令，并将针对目标生产设备的控制指令发送至目标生产设备对应的目标PLC主机，其中，目标生产设备与目标生产设备模型具有映射关系。
在一些实施例中，根据需要，本发明的一种基于PLC的自动控制系统可以广泛应用于塑料、包装、纺织、食品、医疗、制药等领域。
在一些实施例中，通过设置智能芯片并对生产区的多组数据采集设备所采集的多种生产参数进行异常识别，从而可以及时发现数据异常情形。在此基础上，当发现数据异常情形时，生成异常设备标识对应的调节信号，而调节信号中包括异常设备标识和替代生产参数，从而数据采集设备发生故障的生产设备可以基于替代生产参数生成控制指令，避免由于数据采集不准确而影响生产效率和安全性。
在一些实施例中，为了进一步解决背景技术部分所描述的技术问题二，即“无法进行远程调试，使得系统的维护和优化工作变得困难，直接影响到生产效率和安全性”，本发明的一些实施例中，一种基于PLC的自动控制系统还包括远程调试平台。在此基础上，每个PLC主机均可以与远程调试平台通信。每个PLC主机预先配置有多种模式，多种模式包括生产模式、调试模式、检修模式。
在此基础上，远程调试平台可以首先目标PLC主机发送模式调整信号，目标PLC主机接收到模式调整信号后，进入调试模式；
之后，远程调试平台可以将根据目标PLC主机所对应的生产设备的设备类型、设备标识、调试类型，从预先设置的调试方案库中查找目标调试方案。具体的，调试方案库中可以包括有不同设备类型、不同设备标识、不同调试类型对应的调试方案，从而可以查询到与输入的设备类型、设备标识、调试类型相匹配的目标调试方案；
在此基础上，执行目标调试方案；例如，目标调试方案包括执行操作、执行参数和期望反馈数据；
之后，接收目标PLC主机发送的实际反馈数据，并将实际反馈数据与期望反馈数据进行比较，并得到比较结果。
根据比较结果，生成针对目标PLC主机的调试结果，若调试结果满足预设要求，则向目标PLC主机发送模式调整信号，以使目标PLC主机进入生产模式。若调试结果不满足预设要求，则向目标PLC主机发送模式调整信号，以使目标PLC主机进入检修模式。
在这些实施例中，通过设置远程调试平台，可以对多个PLC主机统一调试，并能够实现远程调试和自动调试，从而使得系统的维护和优化工作变得容易，提升生产效率和安全性。
以上描述仅为本发明的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (5)
1.一种基于PLC的自动控制系统，其特征在于，包括：
多组数据采集设备，所述多组数据采集设备配置于生产区的多台生产设备，其中，每台生产设备配置有一组数据采集设备，每组数据采集设备包括多个传感器，所述多个传感器用于采集多种生产参数并将所述多种生产参数发送至对应的PLC主机和智能芯片；
智能芯片，所述智能芯片用于将目标时间周期内从每组数据采集设备接收到的多种生产参数、所述多种生产参数对应的生产设备的设备类型和设备标识组成生产设备运行数据，得到生产设备运行数据集合；对于所述生产设备运行数据集合中的生产设备运行数据按照设备类型进行分组，得到多个生产设备运行数据组，每个生产设备运行数据组对应一个设备类型；对于每个生产设备运行数据组进行异常数据识别，若存在异常生产设备运行数据，将所述异常生产设备运行数据所对应的设备标识确定为异常设备标识，得到异常设备标识集合；对于所述异常设备标识集合中每个异常设备标识，生成所述异常设备标识对应的调节信号，所述调节信号包括异常设备标识和替代生产参数；其中，所述对于所述异常设备标识集合中每个异常设备标识，生成所述异常设备标识对应的调节信号，包括：
对于每个异常设备标识，将对应的生产设备运行数据组中的异常生产设备运行数据删除，得到更新生产设备运行数据组，对于更新生产设备运行数据组中的各个数据求平均值，得到平均生产设备运行数据，将平均生产设备运行数据确定为异常设备标识对应的替代生产参数；
多个PLC主机，所述多个PLC主机配置于生产区的多台生产设备中，其中，每台生产设备配置有一个PLC主机，每个PLC主机用于接收对应的多个传感器发送的多种生产参数和所述智能芯片发送的调节信号；确定所述调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识是否匹配，若所述调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识匹配，则根据所述调节信号所包括的替代生产参数和当前的控制策略，生成控制指令以控制执行器执行对应的操作。
2.根据权利要求1所述的基于PLC的自动控制系统，其特征在于，所述替代生产参数是通过以下步骤生成的：
确定每个生产设备运行数据组对应的标准差；
将每个生产设备运行数据组中超过三倍标准差的生产设备运行数据确定为异常生产设备运行数据，并将所述异常生产设备运行数据所对应的设备标识确定为异常设备标识，得到异常设备标识集合；
对于所述异常设备标识集合中的每个异常设备标识，将对应的生产设备运行数据组中的异常生产设备运行数据删除，得到更新生产设备运行数据组；对于所述更新生产设备运行数据组中的各个数据求平均值，得到平均生产设备运行数据，并将所述平均生产设备运行数据确定为异常设备标识对应的替代生产参数。
3.根据权利要求2所述的基于PLC的自动控制系统，其特征在于，每个PLC主机配置有控制策略池，所述智能芯片搭载有控制策略选择模型，所述智能芯片还用于：
获取所述多个PLC主机中每个PLC主机当前的控制策略和对应的生产设备的实际生产指标，得到控制策略集合和实际生产指标集合；
对于每台生产设备，确定对应的实际生产指标与预先配置的期望生产指标之间的差距是否满足预设条件，若不满足预设条件，则将所述替代生产参数和所述期望生产指标输入所述控制策略选择模型，从所述控制策略池中选择目标控制策略并将所述目标控制策略发送至所述生产设备对应的PLC主机，以使所述PLC主机根据所述目标控制策略生成控制指令。
4.根据权利要求3所述的基于PLC的自动控制系统，其特征在于，所述每台生产设备配置有异常指示灯，所述每个PLC主机还用于：
若所述调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识匹配，控制所述PLC主机对应的生产设备的异常指示灯开启，若所述调节信号所包括的异常设备标识与本地存储的设备标识不匹配，控制所述PLC主机对应的生产设备的异常指示灯关闭。
5.根据权利要求4所述的基于PLC的自动控制系统，其特征在于，还包括：
上位机，所述上位机与所述智能芯片以及所述多个PLC主机通信连接，所述上位机预先配置有与所述生产区的多台生产设备具有映射关系的多个生产设备模型，以及与所述多个PLC主机具有映射关系的多个PLC主机模型；
所述上位机通过界面对所述多个生产设备模型和所述多个PLC主机模型进行展示，当接收到用户通过所述界面输入的针对目标生产设备模型的控制信息，生成针对目标生产设备的控制指令，并将所述针对目标生产设备的控制指令发送至所述目标生产设备对应的目标PLC主机，其中，所述目标生产设备与所述目标生产设备模型具有映射关系。
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Non-Patent Citations (1)
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