張龍　趙薇

摘 ? 要：隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前進(jìn)行設(shè)備層數(shù)控制，現(xiàn)場設(shè)備從通信自動化控制等一系列通信技術(shù)，應(yīng)用PLC技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用。經(jīng)過不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，在現(xiàn)場總線布置上，明顯提升了信息通信質(zhì)量，同時也將工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提升。本文圍繞PLC現(xiàn)場總線控制技術(shù)展開分析，對通信技術(shù)在PLC自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，提出運用智能化自動化技術(shù)為自動化工業(yè)發(fā)展將起到更好的推動作用。PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中運用了集成電路制造技術(shù)和微處理技術(shù)，采用工業(yè)自動化控制的方式，實現(xiàn)了產(chǎn)品的連續(xù)增長。

關(guān)鍵詞：通信技術(shù) ?PLC自動化控制 ?系統(tǒng)應(yīng)用

中圖分類號：TP273 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（b）-0001-02

隨著計算機通信技術(shù)的日益成熟，工業(yè)企業(yè)在自動化技術(shù)上從集中式控制向多級分布式控制方向發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)功能逐步擴大，遠(yuǎn)程通信得以實現(xiàn)。適應(yīng)PLC網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)需求，采用專用通信模塊和可編程控制器進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計和運行，將可編程控制軟件等以數(shù)據(jù)狀態(tài)送入計算機，實現(xiàn)對各個系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測，從而實現(xiàn)計算機對可編程控制器的直接控制。

1 ?通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述

隨著第一代計算機網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程聯(lián)機系統(tǒng)的運行，把計算機網(wǎng)絡(luò)定義為以傳輸信息為目的連接起來的資源共享系統(tǒng)已經(jīng)形成網(wǎng)絡(luò)雛形。

通過工業(yè)自動化的不斷發(fā)展，當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入了計算機網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)技術(shù)成熟階段，運用多媒體網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)絡(luò)，形成了龐大的計算機系統(tǒng)。在可編程控制器技術(shù)發(fā)展的過程中，形成了以繼電器控制和計算機控制通信技術(shù)為一體的新型工業(yè)控制系統(tǒng)。在其中可編程存儲器用于執(zhí)行邏輯運算，通過數(shù)字和模擬輸入輸出，實現(xiàn)機械生產(chǎn)的可編程控制。將工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，遵循計算機運行原則，將通信技術(shù)融合在控制系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)系統(tǒng)實際需要進(jìn)行配置[1]。

2 ?PLC基本結(jié)構(gòu)以及通信技術(shù)在其中的應(yīng)用

（1）通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在PLC中的通信方式包含了窗口通信、以太網(wǎng)通信等。例如ppi通信協(xié)議，通過來自自身的端口，實現(xiàn)默認(rèn)的通信方式，采用主從站到主，從協(xié)議通信，在主站中進(jìn)行程序的編寫，串口通信則需要發(fā)送指令，通過選擇自由口通信模式進(jìn)行程序的運行，由變頻器等設(shè)備發(fā)送信息，通過發(fā)送和接收指令實現(xiàn)對通信口的操作。

MPI通信是一種簡單的通信方式，中繼器占用節(jié)點，通過擴展通信距離，實現(xiàn)較高通信速率。通信與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用并行通信和串行通信的方式，對應(yīng)的數(shù)據(jù)線傳送給接收設(shè)備，在設(shè)備之間進(jìn)行傳送。計算機內(nèi)的總線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了傳輸速度快，處理簡單的運行模式。在接收端，通過通信線傳輸，實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信的使用。

（2）異步傳輸和同步傳輸。異步傳輸是在傳輸過程中，通過字符代碼的傳輸，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的發(fā)送端連續(xù)發(fā)送停止碼，接收端接收到從0到1的信號，實現(xiàn)對定時機構(gòu)的啟動，在定時機構(gòu)復(fù)位過程中，接收下一個字符代碼之后，不斷進(jìn)行時鐘脈沖的傳輸。異步通信設(shè)備開銷較低，效率較高，同步傳輸在利用時鐘的同步發(fā)送和接收上能夠減少誤差的產(chǎn)生。由于數(shù)據(jù)信號往往是采用二進(jìn)制碼進(jìn)行編排的，數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇a結(jié)構(gòu)包含了矩陣，在全同步的接觸端，能夠正確識別字句，確定數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束，采用同步戒浮控制的方式，在傳輸方案上面像字符進(jìn)行傳輸，基帶傳輸和頻帶傳輸，是由計算機終端等數(shù)字設(shè)備把數(shù)字信號頻率進(jìn)行傳輸，在信道中直接傳輸基站信號，保證信道容量不會發(fā)生變化。在局域網(wǎng)中使用基帶傳輸技術(shù)，便于在模擬信道中進(jìn)行較高頻率范圍的傳輸[2]。

3 ?網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在工業(yè)自動化PLC系統(tǒng)的應(yīng)用

目前隨著計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)功能不斷擴大，PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程通信。例如在小型可編程控制器上設(shè)置有通信接口，在大型可編程控制機上也是有專用的通信模塊，通過通信接口和模塊，可以實現(xiàn)各種控制信息的傳輸，經(jīng)過分析和處理后轉(zhuǎn)化為可編程控制模式的軟元件數(shù)據(jù)。在軟元件的數(shù)據(jù)和狀態(tài)上，采集數(shù)據(jù)后，經(jīng)過狀態(tài)分析，得到了可編程控制器的初始值和設(shè)定值[3]。

例如在工廠自動化系統(tǒng)上，由上層負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理，下層負(fù)責(zé)現(xiàn)場監(jiān)測和控制，而中間層則復(fù)制生產(chǎn)過程的優(yōu)化和監(jiān)測。對自動化系統(tǒng)的建模進(jìn)行研究之后，建立了NBS模型內(nèi)涵各個層次內(nèi)涵，PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，要求通信范圍較廣，在上層傳送生產(chǎn)管理信息，不同層實現(xiàn)不同功能。每次傳輸?shù)男畔⒘枯^大，由底層進(jìn)行過程數(shù)據(jù)和控制命令的傳輸，各層對通信的要求較高，采用單極子網(wǎng)配置通信協(xié)議，也可采用多級通信子網(wǎng)配制復(fù)合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

在西門子PLC網(wǎng)絡(luò)運行過程中采用三級總線復(fù)合型結(jié)構(gòu)，最底層為AO鏈路負(fù)責(zé)現(xiàn)場通信。而在中間一層設(shè)置現(xiàn)場總線，和主從式多點鏈路，實現(xiàn)現(xiàn)場控制通信監(jiān)控。通過工業(yè)以太網(wǎng)負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理信息的傳送，在下層中配置以太網(wǎng)協(xié)議，由上層向用戶提供TF接口，實現(xiàn)ap協(xié)議和ms協(xié)議的溝通。PLC網(wǎng)絡(luò)各級子網(wǎng)通信協(xié)議配置，通常采用三級或四級子網(wǎng)，以適應(yīng)不同的通信要求，滿足復(fù)合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的運行規(guī)律。在PLC網(wǎng)絡(luò)高層次網(wǎng)中配置的通用協(xié)議包含了局域網(wǎng)互聯(lián)，實現(xiàn)了低層次網(wǎng)向中層子網(wǎng)傳輸?shù)哪繕?biāo)在系統(tǒng)中采用平衡驅(qū)動，拆分接收電路，消除信號地陷，減少地平線帶來的共模干擾，兩極傳輸線上在兩端進(jìn)行驅(qū)動器的輸入信號，表示反向外部輸入干擾信號，能夠擁有足夠的抗共模干擾能力。從干擾信號中識別驅(qū)動器，采用外部干擾影響的模式，設(shè)置最大輸出功率，再平衡差分信號線上分別采用通信的模式，進(jìn)行通信接口和雙堿性雙絞線的串行通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置，PLC互聯(lián)結(jié)構(gòu)模式通信實現(xiàn)點對點結(jié)構(gòu)的連接。

一種是多點結(jié)構(gòu)，將多點PLC共同連接在同一條串行總線上，采用主從式模式，對PLC主從站進(jìn)行周期輪巡，采用通信管理的方式，計算機上的接口，運用轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)通信接口的連接，連接媒質(zhì)可以是電纜現(xiàn)貨雙絞線，采用PC電纜，在不增加硬件的情況下，將PLC和PC加以連接，實現(xiàn)多點連接。

在這種通信模式下，通信端口由用戶程序控制，通信協(xié)議也由用戶設(shè)定。PLC之間采用主從的關(guān)系，通過對特殊標(biāo)志位進(jìn)行通信控制，設(shè)置通信波特率，這些設(shè)定與計算機的設(shè)定保持一致，將指定存儲區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行字節(jié)傳送，保證每個數(shù)據(jù)能夠在指定端口傳送出去，從指定的端口進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，將數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)存儲期區(qū)內(nèi)，最后一個字節(jié)接收完畢之后，通過字符進(jìn)行接收數(shù)據(jù)的控制，每接收一個字節(jié)的數(shù)據(jù)都會產(chǎn)生一個中斷，數(shù)據(jù)在相應(yīng)的中斷程序中，對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。上述通信方式中由數(shù)據(jù)傳輸利用硬件進(jìn)行信號的檢測，當(dāng)發(fā)生沖突的時候，判斷硬件是否出現(xiàn)了誤碼，導(dǎo)致了PLC控制程序不能正常運行，運用軟件進(jìn)行握手，以保證通信可靠性。

4 ?結(jié)語

當(dāng)前在自動化系統(tǒng)中實現(xiàn)在線組網(wǎng)控制要求，以PLC通信技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的通信技術(shù)，實現(xiàn)了工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的創(chuàng)新和開發(fā)。所設(shè)計的控制系統(tǒng)組網(wǎng)容易、成本較低、通信可靠，而且能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)控，大大提高了工業(yè)自動化控制技術(shù)的自動化水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 張嫻.PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計探討[J].科學(xué)與信息化，2018（34）：40.

[2] 許瑩瑩，張劍.基于PLC的電氣自動化模塊化控制水處理系統(tǒng)探討[J].化工管理，2019（1）：112.

[3] 王燃.PLC自動化控制系統(tǒng)下的通信技術(shù)應(yīng)用研究[J].環(huán)球市場，2019（4）：396.