網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在PLC控制中的應(yīng)用

◆馮秀萍

(咸陽師范學(xué)院 陜西 712025)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在PLC控制中的應(yīng)用

◆馮秀萍

(咸陽師范學(xué)院 陜西 712025)

伴隨時(shí)代發(fā)展，PLC能夠引導(dǎo)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，并不斷表現(xiàn)出卓越優(yōu)勢。隨著電子信息科技的飛速發(fā)展，PLC已進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用則為PLC增添生命力，在PLC應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于PLC控制系統(tǒng)的神經(jīng)系統(tǒng)，PLC擁有靈活的大腦和身體部件（執(zhí)行機(jī)構(gòu)），通過神經(jīng)系統(tǒng)的信息傳輸，可以隨時(shí)變化、控制身體的各部件。PLC技術(shù)可依賴網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而不斷發(fā)展進(jìn)步。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；PLC控制；應(yīng)用

0 引言

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的控制形式已經(jīng)難以滿足生產(chǎn)的需求，PLC作為國內(nèi)外普遍采用的工業(yè)控制形式，以其抗干擾性、高可靠性等優(yōu)良特性而得到越來越多工業(yè)企業(yè)的青睞。與此同時(shí)在工業(yè)不斷發(fā)展的過程中，將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入PLC技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制和信息共享，使PLC技術(shù)功能更加強(qiáng)大，且大大提升了工業(yè)自動(dòng)化水平與生產(chǎn)效率。鑒于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要性，以下將介紹一下網(wǎng)絡(luò)在PLC控制中的應(yīng)用技術(shù)。

1 PLC 控制技術(shù)的概念和顯著特點(diǎn)

1.1 PLC技術(shù)的概念

PLC技術(shù)起源于上世紀(jì)60年代末70年代初，正式進(jìn)入我國是在上世紀(jì)80年代。PLC技術(shù)指在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種應(yīng)用到工業(yè)控制上的技術(shù)，主要表現(xiàn)為數(shù)字化的運(yùn)算操作，其中包括了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)等，是一種高科技的智能化技術(shù)。通過存儲(chǔ)器的各種運(yùn)算將操作指令以數(shù)字的形式輸入或者輸出，進(jìn)而起到控制工業(yè)生產(chǎn)的過程。可編程序控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。

1.2 PLC控制技術(shù)具有極高的適應(yīng)性

由于現(xiàn)實(shí)要求，設(shè)備運(yùn)行條件遠(yuǎn)比通用計(jì)算機(jī)所處的環(huán)境差，因此要求 PLC 具有很強(qiáng)的抗干擾能力，抗干擾抗打擊，并且又能在比較惡劣的運(yùn)行環(huán)境中長期可靠地運(yùn)行，對(duì)于各種條件都能有很強(qiáng)的適應(yīng)性，穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3 PLC控制技術(shù)操作方便

對(duì) PLC 的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作，相對(duì)來說操作上難度不大。大多數(shù) PLC 采用編程器進(jìn)行程序輸入和更改的操作，更改程序的操作也可直接根據(jù)所需的地址編號(hào)繼電器編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改，難度較小，使用上是很順暢的。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，也可以減輕工作人員的任務(wù)量，維修人員可根據(jù)有關(guān)故障信號(hào)燈的指示和故障代碼的顯示，很快地找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時(shí)間，設(shè)備安全性也得到保護(hù)。

1.4 PLC控制技術(shù)靈活性高

應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在編程上的靈活表現(xiàn)，PLC 采用的編程語言有梯形圖，功能表圖等，只要掌握其中一種語言就可進(jìn)行編程。PLC還可以根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模的不斷擴(kuò)展，它不僅可以通過增加輸入，通過擴(kuò)展單元來擴(kuò)大容量和功能，在條件允許和必要要求下也可通過多臺(tái)PLC 的通信來擴(kuò)大容量和功能。

2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在PLC控制中的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越普遍，所謂控制網(wǎng)絡(luò)一般指以控制“事務(wù)對(duì)象”為特征的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它主要面向企業(yè)或某個(gè)系統(tǒng)的底層。

2.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要表現(xiàn)

（1）控制網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性和系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性是其基本要求；

（2）控制網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)在惡劣環(huán)境下數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院涂煽啃裕?/p>

（3）通訊方式多采用廣播或組播方式；

（4）控制網(wǎng)絡(luò)必須解決多家產(chǎn)品和系統(tǒng)在同一網(wǎng)絡(luò)中相互兼容及互操作性問題。

2.2 現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線技術(shù)可概括如下：

（1）制定出國際現(xiàn)場總線通信及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）自動(dòng)化廠商按照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)各種自動(dòng)化類產(chǎn)品，包括控制器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置及控制軟件。

（3）實(shí)際應(yīng)用中，使用一根通信電纜，將所有現(xiàn)場設(shè)備連接到控制器，形成設(shè)備及車間級(jí)的數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)。

2.3 工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)，是當(dāng)前工業(yè)控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。重點(diǎn)在于利用交換式以太網(wǎng)技術(shù)為控制器和操作站，各種工作站之間的相互協(xié)調(diào)合作提供一種交互機(jī)制并和上層信息網(wǎng)絡(luò)無縫集成。工業(yè)以太網(wǎng)是面向生產(chǎn)過程，對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性和數(shù)據(jù)完整性有很高的要求。

2.4 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮

（1）易于安裝

通?？删幊炭刂颇K的體積小，重量輕，連接簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)即插即用，在設(shè)備內(nèi)部安裝使用十分方便。編輯控制器的建設(shè)時(shí)間段縮短，使用的界面清晰明確，即使對(duì)于初級(jí)使用者也能夠簡單操作。為了保證可編輯控制器的正常工作和運(yùn)行，通過對(duì)視頻監(jiān)視器對(duì)機(jī)器的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視，就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行修改，系統(tǒng)自身也加入一些應(yīng)急處理程序，能解決一些簡單的問題，面對(duì)短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的重大問題也能做出預(yù)判進(jìn)行簡單處理，防止出現(xiàn)重大傷害，保證了機(jī)器的正常運(yùn)行。

（2）具有較強(qiáng)的功能

程序的運(yùn)行功能強(qiáng)，因而不但能夠進(jìn)行邏輯的運(yùn)算，還可以順序的控制，通過計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)還能夠進(jìn)行模擬量和數(shù)字量的輸入和輸出，在發(fā)揮計(jì)算機(jī)功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話以及自動(dòng)檢驗(yàn)。此外，通過可編程控制器還能實(shí)現(xiàn)對(duì)部分生產(chǎn)線以及整個(gè)生產(chǎn)流程的控制，遠(yuǎn)程操控和實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的利用一定程度上解放了勞動(dòng)力，發(fā)揮強(qiáng)大的功能性。

（3）發(fā)展趨勢

隨著工業(yè)科技水平的不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)由原來繼電器控制進(jìn)化到現(xiàn)在的PLC技術(shù)控制，這一進(jìn)步意味著我國工業(yè)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化向智能化的成功轉(zhuǎn)型，自從PLC技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)中，就成功的取代了機(jī)械化的操作地位，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深入發(fā)展，使PLC控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更為廣泛的功能發(fā)揮，以其超級(jí)強(qiáng)大的控制能力，超高的可靠性和實(shí)用性而且操作靈活的優(yōu)勢成為在工業(yè)中不能忽視的技術(shù)。

2.5 PLC控制器通信接口及通信系統(tǒng)

（1）網(wǎng)絡(luò)通信接口。通過PLC控制器在控制系統(tǒng)的應(yīng)用，只需要設(shè)計(jì)兩個(gè)應(yīng)用接口，即PLC控制器和上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)與工業(yè)計(jì)算機(jī)的通信接口與PLC控制器的各通信端口的連接。為了能夠保證通信功能，PLC必須要能夠支持以太網(wǎng)通信接口。在控制器外面裝設(shè)一個(gè)專門用于以太網(wǎng)通信接口的芯片，通過電子芯片的技術(shù)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。

（2）PLC設(shè)備通信接口。PLC控制器與處理各終端單元間的通信接口采用的是 MODBUS總線，在主流規(guī)格中的規(guī)定，這是屬于標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制總線，適宜距離短而且低速率的數(shù)據(jù)之間傳輸。

3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在PLC控制中應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 過程控制

在過去的PLC控制中，其運(yùn)用的范圍主要就是一個(gè)離散的，點(diǎn)式控制，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，也不能短時(shí)間內(nèi)解決問題，正是由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，編程技術(shù)的逐漸成熟，才讓過程的連續(xù)控制成為可能，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷深入探索使控制力增強(qiáng)，在這樣的市場發(fā)展情況下，這些新的全過程控制器會(huì)加大使用，而且這些技術(shù)能夠在越來越多的領(lǐng)域起到作用。

3.2 運(yùn)動(dòng)控制

企業(yè)的生產(chǎn)永遠(yuǎn)都處于一個(gè)流動(dòng)的過程中，也就是我們需要保證過程的控制能夠在運(yùn)動(dòng)的條件下也要保持高的正確度，絕對(duì)精準(zhǔn)是程序運(yùn)行的必要條件，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深入研究，使更為完善的可編程控制器能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)過程的準(zhǔn)確監(jiān)控，也能夠更加快速的處理數(shù)據(jù)，使用的效果效率也就越好，實(shí)現(xiàn)控制范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)監(jiān)控。

3.3 數(shù)據(jù)處理

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深入研究及應(yīng)用，可編程控制器處理數(shù)據(jù)的功能也隨之增強(qiáng)，在一些數(shù)學(xué)運(yùn)算，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ苌隙嫉玫搅颂嵘?，可編程控制器能夠在控制的同時(shí)有效的采集有效數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)有效傳輸，提高響應(yīng)速度。并能根據(jù)現(xiàn)場傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算比對(duì)，實(shí)時(shí)調(diào)整控制，大大提升工作效率，有效解決生產(chǎn)數(shù)據(jù)變更滯后的問題。

3.4 在生產(chǎn)非標(biāo)自動(dòng)化上的應(yīng)用

隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷提高，全程自動(dòng)化的控制逐漸進(jìn)入工控領(lǐng)域，包括產(chǎn)品的質(zhì)量控制和生產(chǎn)安全的控制，通過新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的介入，使PLC控制程序具有更廣闊的發(fā)揮空間，從而能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的全自動(dòng)化，保證生產(chǎn)過程的效率提高，使生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測成為可能，解放了勞動(dòng)力，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)線的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 總結(jié)

由于 PLC 是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)緊密，體積小巧，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，PLC 的制造成本不斷下降，功能卻大大增強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的介入，更讓PLC在工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的過程中日趨顯現(xiàn)其優(yōu)勢，為社會(huì)財(cái)富的創(chuàng)造提供支持。在先進(jìn)工業(yè)國家中 PLC 已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，日益躍居現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱的主導(dǎo)地位，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的社會(huì)職能和社會(huì)意義，創(chuàng)造財(cái)富，推動(dòng)社會(huì)工業(yè)進(jìn)步。

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