在工業(yè)控制中PLC及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用

劉藝麗

摘要：在當(dāng)今自動(dòng)控制系統(tǒng)中，PLC仍然能夠引導(dǎo)自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，其主要是在最初其采用計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想及適應(yīng)各種現(xiàn)場應(yīng)用，伴隨著電子科技的飛速發(fā)展，PLC的作用更為突顯在各個(gè)領(lǐng)域去適應(yīng)不同的客戶要求。這就是PLC在市場上的強(qiáng)大的生命力所在。

關(guān)鍵詞：工業(yè)控制 編程 PLC

現(xiàn)代生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的手動(dòng)操作已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能獲得好的控制品質(zhì)。當(dāng)前，在控制領(lǐng)域，國內(nèi)外普遍采用PLC。特別是最近幾年的制藥、冶金、制造等行業(yè)中，PLC以其在工業(yè)惡劣環(huán)境下仍能高可靠性工作，及抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)而獲得更為廣泛的使用。PLC將電氣、儀表、控制這三電集于一體，根據(jù)需要方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。因?yàn)镻LC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)緊密、堅(jiān)固、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，它的的制造成本不斷下降，功能卻在不斷增強(qiáng)。目前PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，它的應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，正在躍居現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC，ROBOT，CAD/CAM）的主導(dǎo)地位。

PLC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。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按照易于與控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，便于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。

一、PLC的特點(diǎn)

1、可靠性極高

因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)的環(huán)境遠(yuǎn)比通用計(jì)算機(jī)所處的環(huán)境差，所以要求PLC具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能在比較惡劣的運(yùn)行環(huán)境中（如高溫、過電壓、強(qiáng)電磁干擾和高濕度等）可靠地長期運(yùn)行。

2、使用方便

1）編程上方便：PLC有梯形圖、功能表圖、布爾助記符多種程序控制設(shè)計(jì)語言可供使用。

（2）操作上方便：PLC的操作包括程序輸入及更改。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行程序輸入和更改。程序更改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?，然后進(jìn)行更改。

（3）維修時(shí)方便：系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，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，或通過編程器和CRT屏幕的顯示，能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。

3、靈活性較高？。主要表現(xiàn)在下列三方面。

（1）靈活的編程性：PLC采用的編程語言有梯形圖、功能表圖、布爾助記符、功？能模塊圖等，只要掌握其中一種語言就可進(jìn)行編程。

（2）靈活的擴(kuò)展性：根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模的可不斷擴(kuò)展，它不僅可以通過增加輸入、輸出卡件增加點(diǎn)數(shù)，還通過擴(kuò)展單元來擴(kuò)大容量和功能，也可通過多臺(tái)PLC的通信來擴(kuò)大容量和功能。

（3）靈活的操作性：操作的靈活性指設(shè)計(jì)的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得容易。

4.機(jī)電一體化

PLC是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，它不僅體積小，且功能比較完善，抗干擾性能較強(qiáng)，機(jī)械和電氣部件被有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，并將電子儀表和計(jì)算機(jī)的功能有機(jī)的結(jié)合了在一起。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中是不可缺少的，且應(yīng)用越來越普遍，網(wǎng)絡(luò)控制一般指以控制“事務(wù)對象”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)。控制網(wǎng)絡(luò)來源于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與一般的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有許多共同點(diǎn)，但又有不同和獨(dú)特之處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）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>

（2）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；

（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。

近幾年來備受關(guān)注的現(xiàn)場總線得到迅速發(fā)展。以具備數(shù)字計(jì)算與數(shù)字通訊能力的現(xiàn)場設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，把總線作為節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信的聯(lián)系紐帶，構(gòu)成開放式、數(shù)字化的控制網(wǎng)絡(luò)，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的通訊與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

系統(tǒng)控制第一層通訊網(wǎng)絡(luò)操作室主機(jī)與PLC之間采用PROFIBUS現(xiàn)場總線通訊協(xié)議構(gòu)成現(xiàn)場總線工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，相互之間的信息交換。可通過網(wǎng)絡(luò)把高爐系統(tǒng)的工藝參數(shù)設(shè)定值和對電氣設(shè)備的操作從人機(jī)接口傳送到PLC，把各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)和工藝、電氣參數(shù)及故障由PLC收集并送到人機(jī)接口的CRT上顯示。PROFIBUS是一種國際性的開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，它可使分散數(shù)字化控制器從現(xiàn)場的底層到下一級(jí)網(wǎng)絡(luò)化。通常采用RS485傳輸方式，RS485也是PROFIBUS最常用的一種傳輸方式。

系統(tǒng)控制第二層通訊網(wǎng)絡(luò)操作室主機(jī)、調(diào)度室和值班室的工控機(jī)之間采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議互相連接成Ether NET網(wǎng)，Ether NET網(wǎng)是IEEE802.3所支持的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織開放系統(tǒng)互連參考模型的7層結(jié)構(gòu)，Ether NET網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)只定義了鏈路層和物理層，并作為一個(gè)完整的通訊系統(tǒng)，它需要高層協(xié)議的支持。APARNT在制定了TCP/IP高層通訊協(xié)議并把Ether NET網(wǎng)作為其數(shù)據(jù)鏈路和物理層的協(xié)議之后，Ether NET網(wǎng)便和TCP/IP緊密的捆綁在一起了。此后，因?yàn)閲H互聯(lián)網(wǎng)采用了Ether NET網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議，人們甚至把超文本連接HTTP等與TCP/IP協(xié)議組放在一起，俗稱為Ether NET網(wǎng)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄧高壽、潘宏俠著《PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展》

[2]孫蘭福著《PLC在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用》《赤子》2009年弟6期