ＰＬＣ及網絡技術在工業控制中的應用

孔莉莉

【摘 要】伴隨時代發展，進入21世紀嶄新工業控制領域，PLC仍然能夠引導自動化行業的發展，主要是由于在最初其采用計算機的設計思想和適應各種現場應用，隨著電子事業的飛速發展，PLC已經可以在各個領域去適應不同的客戶要求。這就是PLC的生命力，具有一個非常靈活的大腦，和可以隨時變化和更新的身體部件。

【關鍵詞】工業控制 編程 PLC

現代鋼鐵生產中，傳統的手動操作已遠遠不能獲得好的控制品質。目前，在電氣控制領域，國內外普遍采用PLC。特別是最近幾年的冶金行業中，PLC以其在工業惡劣環境下仍能高可靠性工作，及抗干擾能力強的特點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，可以方便、靈活地組合成各種不同規模和要求的控制系統，以適應各種工業控制的需要。由于PLC是專為工業控制而設計的，其結構緊密、堅固、體積小巧，是實現機電一體化的理想控制設備。隨著微電子技術的快速發展，PLC的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強。在先進工業國家中PLC已成為工業控制的標準設備，應用幾乎覆蓋了所有工業企業，日益躍居現代工業自動化三大支柱(PLC,ROBOT,CAD/CAM)的主導地位。

可編程序控制器是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關的外圍設備都應該按照易于與控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。

一、PLC具有以下顯著特點

1.極高的可靠性

由于工業生產的環境條件遠比通用計算機所處的環境差，因此要求PLC具有很強的抗干擾能力，并且應能在比較惡劣的運行環境中(如高溫、過電壓、強電磁干擾和高濕度等)長期可靠地運行。

2.使用方便

（1）操作方便：對PLC的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。大多數PLC采用編程器進行程序輸入和更改的操作。更改程序的操作也可直接根據所需的地址編號繼電器編號或接點號進行搜索或順序尋找，然后進行更改。

（2）編程方便：PLC有梯形圖、布爾助記符、功能表圖多種程序控制設計語言可供使用。

（3）維修方便：當系統發生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據有關故障信號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，很快地找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復節省了時間。

3.靈活性高

PLC的靈活性表現在下列三方面。

（1）編程的靈活性：PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功

能模塊圖等，只要掌握其中一種語言就可進行編程。

（2）擴展的靈活性：PLC根據應用的規模的不斷擴展，它不僅可以通過增加輸入、輸出卡件增加點數，通過擴展單元來擴大容量和功能，也可通過多臺PLC的通信來擴大容量和功能。

（3）操作的靈活性：操作的靈活性指設計的工作量大大減少，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，監視和控制變得容易。

4.機電一體化

PLC是專門為工業過程控制而設計的控制設備，它的體積大大減小，功能不斷完善，抗干擾性能增強，機械和電氣部件被有機地結合在一個設備內，把儀表電子和計算機的功能綜合在一起。

網絡技術在現代控制系統中的應用越來越普遍，所謂控制網絡一般指以控制“事務對象”為特征的計算機網絡系統，它主要面向企業或某個系統的底層。控制網絡來源于計算機網絡技術，與一般的計算機網絡有許多共同點，但又有不同和獨特之處，主要表現在以下幾個方面：

（1）控制網絡中數據傳輸的及時性和系統響應的實時性是其基本要求；

（2）控制網絡強調在惡劣環境下數據傳輸的完整性和可靠性；

（3）通訊方式多采用廣播或組播方式；

（4）控制網絡必須解決多家產品和系統在同一網絡中相互兼容及互操作性問題。

現場總線是近幾年來備受關注并得到迅速發展的控制網絡新技術。它以具備數字計算與數字通訊能力的現場設備作為網絡節點，以總線作為節點實現數字通信的聯系紐帶，構成開放式、數字化的控制網絡，因而又被譽為自動化領域的通訊與網絡技術。建設以現場總線控制網路為基礎的實現企業管理、經營、控制一體化的信息系統，是許多現代企業正努力實現的目標。通過企業網絡將管理、經營、控制協調為一個整體，實現產品開發、生產加工、原料供應與產品儲運、市場信息、企業管理、決策過程等的一體化解決方案。就現場總線系統而言由于各種現場總線采用的通訊協議和介質不同，不同標準的總線設備之間的互連和互操作存在許多障礙。

控制系統第一層通訊網絡操作室主機與PLC之間采用PROFIBUS現場總線通訊協議構成現場總線工業控制網絡，實現彼此的信息交換。通過網絡把高爐系統的工藝參數設定值和對電氣設備的操作從人機接口傳送到PLC，把各個設備的狀態和工藝、電氣參數及故障由PLC收集送到人機接口的CRT顯示。PROFIBUS是一種國際性的開放式現場中線標準，PROFIBUS可使分散數字化控制器從現場的底層到車間級網絡化。PROFIBUS采用RS485傳輸方式，RS485是PROFIBUS最常用的一種傳輸方式。

控制系統第二層通訊網絡操作室主機、調度室和值班室的工控機之間采用TCP/IP網絡通訊協議互相連接成Ether NET網，Ether NET網是IEEE802.3所支持的局域網標準。按照國際標準化組織開放系統互連參考模型的7層結構，Ether NET網標準只定義了鏈路層和物理層，作為一個完整的通訊系統，它需要高層協議的支持。APARNT在制定了TCP/IP高層通訊協議并把Ether NET網作為其數據鏈路和物理層的協議之后，Ether NET網便和TCP/IP緊密的捆綁在一起了。以后，由于國際互聯網采用了Ether NET網和TCP/IP協議，人們甚至把超文本連接HTTP等與TCP/IP協議組放在一起，俗稱為Ether NET網技術。