基于PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的通信技術(shù)探究

孫洋洋

摘要：基于PLC的自動(dòng)化控制生產(chǎn)線，主要包括自動(dòng)送料、物料加工、產(chǎn)品裝配、定向輸送、快速分揀五道工序。這些工序之間有著密切的邏輯關(guān)系，為保證前后兩道工序緊密銜接，必須提高PLC的響應(yīng)速率和控制水平。而通信系統(tǒng)通過影響信號(hào)傳遞速度，進(jìn)而直接決定了PLC接收信號(hào)的時(shí)效。因此，要想提高工業(yè)自動(dòng)化控制水平，必須要對(duì)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的通信技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新、優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：PLC;自動(dòng)化控制系統(tǒng);通信技術(shù)

1 可編程控制器

PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)是基于PLC技術(shù)而構(gòu)建的1種控制系統(tǒng)。PLC技術(shù)就是1種利用可編程邏輯控制器進(jìn)行控制的技術(shù)，其可以對(duì)內(nèi)部程序進(jìn)行改變，并在一定用戶的指令下對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制。該技術(shù)可以進(jìn)行相關(guān)邏輯運(yùn)算。在邏輯運(yùn)算后，系統(tǒng)會(huì)生成模擬控制量，進(jìn)而控制相關(guān)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。與傳統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)相比，PLC技術(shù)進(jìn)一步融合了微機(jī)技術(shù)和繼電器技術(shù)，同時(shí)還對(duì)這2項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的升級(jí)。PLC技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)接線更為簡(jiǎn)便安全，同時(shí)工作效率也更高、更安全。通常情況下PLC技術(shù)主要由計(jì)算處理CPU、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器、電源系統(tǒng)、固定程序、通信模塊以及處理模塊等共同構(gòu)成。此外，由于PLC可編程控制器以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，因此，其可以與網(wǎng)絡(luò)數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中的信息化控制以及統(tǒng)一管理，這對(duì)于保證生產(chǎn)的穩(wěn)定有序發(fā)揮了積極的作用。由此可見，PLC技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)中是自動(dòng)化控制的不二選擇。PLC可編程控制器經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)具備了數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)以及運(yùn)算等多種功能，形成了1種分級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。這其中也有現(xiàn)代通信技術(shù)的身影。而當(dāng)前的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)正是基于信息技術(shù)與PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中的應(yīng)用而發(fā)展形成的1種技術(shù)，其安裝在生產(chǎn)制造的相關(guān)設(shè)備、儀表和控制性的網(wǎng)站空間設(shè)備之間，用以連接各節(jié)點(diǎn)形成1個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)，而基于PLC的通信技術(shù)正是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的基礎(chǔ)。

2 基于PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本架構(gòu)

早期的PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，采用線性控制模式，各模塊按照物料加工順序采用線性排列方式。雖然網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是存在諸多弊端，例如PLC指令需要逐級(jí)下達(dá)，導(dǎo)致末端環(huán)節(jié)指令響應(yīng)的延遲問題十分嚴(yán)重，特別是在工業(yè)生產(chǎn)速度較快的情況下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。而基于Profibus開放式現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的新型PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在通信模式上則采用了垂直化控制方式，由終端控制設(shè)備（PLC）與現(xiàn)場(chǎng)分散的I/O設(shè)備之間直接完成信息傳遞，無論是信息傳遞的時(shí)效性，還是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)本身的穩(wěn)定性，都得到了明顯提升。

在該系統(tǒng)中：

（1）控制輸送站采用的是S7-315-2DP控制器，發(fā)出控制命令后，前端的傳動(dòng)裝置，通過直線運(yùn)動(dòng)的方式將機(jī)械手推動(dòng)到制定位置，然后控制機(jī)械手抓取物料臺(tái)上的產(chǎn)品。將產(chǎn)品提取起來之后，該控制器繼續(xù)發(fā)送指令，控制機(jī)械手做定向移動(dòng)，達(dá)到制定位置后再松開機(jī)械手，將產(chǎn)品放下，實(shí)現(xiàn)整個(gè)閉環(huán)操作。

（2）人機(jī)交互模塊采用的是TP170B觸摸屏，其功能包括兩部分：其一是實(shí)時(shí)呈現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，其二是監(jiān)視整體現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備對(duì)指令的響應(yīng)情況。上述兩個(gè)模塊均屬于系統(tǒng)主站，除此之外還包括若干功能性從站，例如控制送料站從站、控制加工站從站。一級(jí)主站與二級(jí)主站之間為令牌通信，主站與從站之間為主從通信。依托通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息與指令的傳遞，實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與功能發(fā)揮。

3 PLC 技術(shù)在化工裝置電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

3.1 PLC 控制系統(tǒng)配置

將化工裝置電氣自動(dòng)化控制融入 PLC 技術(shù)，工作人員首先要提升對(duì)控制系統(tǒng)配置情況的關(guān)注度，建立更加理想的自動(dòng)化控制性能。此外，還要與化工裝置自動(dòng)化控制需求結(jié)合在一起?？傮w來說，在 PLC 控制系統(tǒng)配置過程中應(yīng)把握好以下內(nèi)容。

（1）電源模板應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，確保電源和電壓能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)控制，盡可能避免電源故障。

（2）中央處理單元設(shè)計(jì)是整個(gè) PLC 控制系統(tǒng)的核心，需要呈現(xiàn)出更強(qiáng)的運(yùn)算和控制協(xié)調(diào)作用，確保PLC 處于有效運(yùn)行狀態(tài)。

（3）整個(gè) PLC 控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，需要重點(diǎn)圍繞輸入和輸出接口的合理設(shè)置。使得相應(yīng)接口能夠呈現(xiàn)出更強(qiáng)穩(wěn)定性，尤其在一些實(shí)時(shí)變化信息中，能夠呈現(xiàn)出理想的采集和輸出效果。對(duì)于PLC 控制系統(tǒng)底板和接口模板，同樣需要進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，使得整個(gè)系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 PLC 技術(shù)在開關(guān)量控制中的應(yīng)用

在整個(gè)化工裝置自動(dòng)化控制工作執(zhí)行時(shí)，PLC 技術(shù)在開關(guān)量控制中的作用也顯得格外明顯，這也是現(xiàn)階段化工裝置運(yùn)行中比較重要的控制任務(wù)要求。相關(guān)工作人員需要全面分析實(shí)際開關(guān)量控制中的 PLC 技術(shù)，實(shí)際作用要好于傳統(tǒng)控制模式。尤其對(duì)于繼電器設(shè)備應(yīng)用，可以應(yīng)用 PLC 技術(shù)替代，縮短控制間隔，使得化工裝置自動(dòng)化控制變得更加可靠。另外，在整個(gè)開關(guān)量控制中應(yīng)用 PLC 技術(shù)，同樣需要具備可靠性特點(diǎn)，降低出現(xiàn)問題的概率。根據(jù)實(shí)際信息進(jìn)行探討，將開關(guān)量控制在合理狀態(tài)，提升反應(yīng)準(zhǔn)確度。

3.3 故障分析與處理

在化工裝置自動(dòng)化控制應(yīng)用 PLC 技術(shù)，需要注重常見故障問題考量，避免故障影響后續(xù)化工裝置穩(wěn)定運(yùn)行。現(xiàn)階段，化工裝置生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境不是十分理想，自身運(yùn)行比較復(fù)雜，容易引發(fā)更加嚴(yán)重的系統(tǒng)故障問題。更重要的是，電源系統(tǒng)方面出現(xiàn)的故障問題同樣會(huì)引發(fā)嚴(yán)重后果。因此，PLC 控制系統(tǒng)維護(hù)人員除了全面把控各種常見故障內(nèi)容之外，做好外界環(huán)境影響因素的全面分析。只有這樣才能更好呈現(xiàn)出 PLC 技術(shù)運(yùn)行效果。

結(jié)束語

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)基于PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的通信技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)取得巨大發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式的出現(xiàn)，更是為工業(yè)自動(dòng)化增添了更強(qiáng)勁發(fā)展動(dòng)力。在實(shí)踐中，PROFIBUS通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)無疑更為突出，其能夠完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)更多操作的訪問與控制。因此在新通信系統(tǒng)研究與應(yīng)用中，不但要基于此項(xiàng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，更要采用多種故障診斷模式，以使其在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化中發(fā)揮更大作用。

參考文獻(xiàn)

[1]王兆遠(yuǎn).淺議PROFIBUS通信技術(shù)在PLC冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子測(cè)試，2020（9）：90-91.

[2]章玉玲.淺談設(shè)備自動(dòng)化中PLC技術(shù)的應(yīng)用[J].四川建材，2019，45（9）：151-152.

[3]張龍，趙薇.通信技術(shù)在PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（17）：1，3.

[4]聶秀珍，林斌.基于PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的通信技術(shù)研究[J].信息技術(shù)與信息化，2018（11）：123-125.