彭望
西安兰石重工机械有限公司 陕西西安 710000
摘要:PLC作为一种借鉴参考前人经验的跨平台开源编程库，其在日常比较常见的操作系统中应用范围较广，因此，利用PLC的控制系统硬件来进行自动化软件的设计与开发目前为止比传统方法来设计自动化软件更具优势。据不完全统计，当前国内基于PLC的控制系统硬件进行自动化软件设计的案例逐渐增加。本文将对PLC对于自动化软件设计中所发挥的作用进行分析。
关键词:PLC控制系统 自动化 软件开发
1、前言
PLC在应用过程中，采用了GPU,CUDA以及openMP等一系列常见的高端计算技术，因为在编程过程中，一定要具备的计算功能通过上述几项计算技术将会更好得以实现。从计算机算法的角度来考虑PLC的优越性，便可以看出，PLC在操作过程中，容纳了对于云数据进行处理的处理方法，由传统的二维处理变为三维处理，使得数据在编辑处理过程中，更加精确，为其后续进行自动化软件设计提供了很好的参考标准，也为其安全性提供了保证。所以，PLC在自动化软件设计中将发挥出其独到的作用。
2、PLC概述
PLC简单来说就是一种编程库，作为可以跨平台的共享资源编程库，PLC在算法和一些比较常见的高精度数据处理上，有着其独到之处。因此，这也是PLC作为编程库与其他编程方法不一样之处，同样也是其优势所在。所以，PLC具备以下几个特征。首先，其作为一种跨平台编程库，在对于点云相关数据采集的过程中，能显示出其采集数据规模化的水平和效果。因为其已经具备了跨平台的前提，所以该前提便大大增加了其采集数据的广泛性，因此，便构成了PLC的第一个特点，即规模化[1]。第二个特点，那便是PLC处理数据的过程中，更加高效化，合理化。因为在自动化软件设计过程中，如果不能及时得对所收集的数据进行有效的整理，就会使得编程过程中出现因数据衔接不当而导致代码运算出现错误，这对于编程人员来说不仅仅影响工作效率，且为后续软件开发工作带来负面影响。因此，在PLC能够对数据进行高效处理的前提条件下，进行自动化软件的编写就会更加灵活。第三个特点，便是PLC应用范围更广泛，主要表现在:点云数据的获取，点云数据产生声波在单位时间内波动的次数，点云数据的分割，配准，检索，除此之外，还有点云的数据特征提取，对于数据的追踪与处理，以及对于数据可视化操作等等，都可以在PLC控制系统之下完成。由此可见，PLC控制系统之下软件自动化设计所具备的优势是传统自动化软件设计方法无法比拟的。
3、基于PLC的硬件控制系统设计
3.1控制系统设计方案确定
PLC的前身为ROS,ROS，即机器人操作系统的英文缩写，它之所以在2011年被独立出来，是因为由斯坦福大学和慕尼黑工业大学的博士在对于机器人领域的研究范围越来越广的前提下，随着算法代码的逐次增加而逐渐被独立出来。PLC被独立出来之后，便可以与全球共用3D信息系统的同行一起不断研究，实现信息的共享。在对于PLC的前身有了一定了解之后，便可以确定PLC控制系统初步设计方案。首先在对于控制元件进行选择的时候一般都会选择步进电机。因为步进电机不仅仅是控制元件，还可以作为驱动装置来使用，因此，在步进电机进行运行过程中，不需要任何系统进行运行状况的反馈可直接进行操作。利用步进电机进行操作系统的控制，不需要对于设备运行的视觉状态以及实施运行状况进行反馈。正因为其不需要额外反馈工作状况，所以采用步进电机进行操作，简单易行又经济实惠，这样便能提高PLC控制系统下硬件设施进行软件自动化设计的效率。
但是我们也不得不看到这种操作方式的缺点，那便是这种操作方式不能实现对于高精度数据的操控，因为采用这种操作方式，在操作过程中不需要反应任何状况，所以即使出现细微的变化，也无法得到及时的反馈，因此它不适用于高精度数据的操控[3]。
3.2硬件设计
在进行硬件设计过程中，我们一定会用到步进电机驱动卡，PLC作为知名公司延华公司所生产的三轴高速步进电机驱动卡，其自身所具备的优势也很明显，首先，与其他电机驱动卡不同的是，该公司所生产的电机驱动卡具有单程编译的优点，其次它具有友好的接口，这因为其具有友好的接口，所以对于用户的使用体验来说还是非常不错的，这也是他所具备的第二个优势即用户接口友好，能大大优化用户的使用体验。最后，编程简单也是其不同于其他步进电机驱动卡的优势，相较于传统的步进电机驱动卡，PLC在编程过程中所使用的编码都比较简单，大大简化了编程过程，使得编程更加简单。正因为其具有以上优点，所以我们往往会选用步进电机驱动卡来进行PLC硬件设施设计[4]。
3.2.1模块化驱动器的设计
为了保证步进电机的正常运行，每个关节电机都会安装一个驱动器，这样会给设备在本体硬件安装过程中造成不便，同时还会使得不同设备之间控制卡之间所形成的线路造成混乱，所以对于设备机电系统要进行模块化设计，为了适应设备机电各个组成部分安装控制的要求，对于驱动器的分类往往可以被分为两个模块，这两个不同的模块儿在设备的不同部位上，各自发挥其不同的作用。模块化驱动器在原有驱动器合并的基础上，不仅仅助推驱动器得到了优化，还会使得驱动器与之连接的线路得到准确的优化，具体表现为它可以减少驱动器线路之所使用的控制卡之间的接线端口，为安装工作提供了方便。
除此之外，模块化驱动器与传统驱动器相比，体积更小，更易携带，因此在后续安装工作中也更为方便简单。最后，在模块化驱动器的带动作用下，每一个模块化驱动器都可以同时带动三个电机进行运行工作，这样许多的步进电机在运行过程中组合起来会使得PLC控制硬件系统下软件自动化设计工作更为方便。
3.2.2PLC限位开关电路设计
尽管PLC在设计过程中一共设计了五个限位开关，但是这五个限位开关在运行过程中仍然不能通过自身来调节开关信号，因为开关信号的调控往往需要通过设置跳线的方式来决定开关信号是处于开的状态还是关的状态，因此，在PLC限位开关电路设计中，改变传统采用设置跳线方式决定开关信号状态的方法，将PLC限位开关设置为常开的状态，不仅仅能够实施接收信号，还能实时监督整个运行过程中出现的问题。
4、结语
PLC容纳了多种点云数据处理方法，而且还改变了传统二维处理法，将其改进为三维处理方法，使得整个流水线操作过程中所有要用到的技术与所有要用到的操作功能结合在一起，从而使得程序运行过程中算法能保持其稳定性，还能保持代码，数据运行的稳定性，对于代码的处理也更具科学性。另外，采用模块化处理软硬件设备运行中出现的问题，简化操作步骤，使得操作过程简洁，提高处理问题的效率。综上所述，基于PLC的控制系统在设计自动化软件的过程中，发挥了其独到之处的优势，使得PLC操作系统之下的软件自动化设计更加方便快捷。
参考文献：
[1]李一民. 基于PCL-839硬件开发[J]. 机械制造与自动化, 2008, 37(6):135-137.
[2]唐广军. 基于PCL6045B的嵌入式数控系统硬件及自动化的研究[D]. 桂林电子科技大学, 2012.
[3]刘丹, 傅建中. 基于PCL6045的自动化设计[J]. 组合机床与自动化加工技术, 2006, 000(003):47-49.
[4]王林生, 周炜明. 基于PLC的硬件系统设计[J]. 机械科学技术, 2019(24).