PLC自動化控制系統(tǒng)下的通信技術(shù)應(yīng)用研究

王癸霖

摘要：隨著時代與科技的進(jìn)步，在工業(yè)這塊領(lǐng)域內(nèi)，自動化技術(shù)也隨著時代飛速且穩(wěn)固的發(fā)展著，由此，也帶動著通信技術(shù)的發(fā)展并展開一次次變化。這兩者能夠呈現(xiàn)如此發(fā)展趨勢，與現(xiàn)場總線技術(shù)這一主要推動力量是分不開關(guān)系的。現(xiàn)場總線能夠很好的實現(xiàn)并完成對自動化車間的監(jiān)控，以及現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)的通信和控制工作，從而達(dá)到現(xiàn)場設(shè)備智能化和綜合自動化的要求。對PLC自動化控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線技術(shù)的討論及研究，對于完成國內(nèi)的工業(yè)智能化控制這一目標(biāo)，有著重大意義。通過PLC自動化控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)的融合，達(dá)到系統(tǒng)實時通信，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，是本文探析的重點。

關(guān)鍵詞：PLC自動化控制系統(tǒng) 通信技術(shù) 工業(yè)領(lǐng)域

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00

1 PLC通信技術(shù)

目前最為常用的一種控制技術(shù)為西門子S7-200系列，此項技術(shù)除了以前生產(chǎn)通訊方案中常用的PPI協(xié)議通信外，還提供點對點接口、多對點接口、現(xiàn)場總線技術(shù)等相關(guān)支持。制造商的類型決定了可編程控制器的通訊方式。

1.1 PPI通信協(xié)議

PPI通信協(xié)議是西門子公司為S7-200系列PLC開發(fā)的專用通信協(xié)議。內(nèi)置于S7-200CPU中。PPI協(xié)議通過屏蔽雙絞線這一方法就可以實現(xiàn)PPI通信。PPI協(xié)議是一種主站到從站協(xié)議。主站設(shè)備下發(fā)指令到從站設(shè)備，從站設(shè)備響應(yīng)，主站靠PPI協(xié)議的連接與從站通訊。而從站只有在接到從主站發(fā)來的相關(guān)指令后，才進(jìn)行必要的響應(yīng)動作。

（1）主站設(shè)備。主站設(shè)備由HMI設(shè)備，也叫做人機(jī)界面，是系統(tǒng)與用戶之間交流信息的媒介，以及西門子PLC編程軟件系列的STEP 7、STEP-7Micro構(gòu)成的組合式設(shè)備，也稱作主站。

（2）從站設(shè)備。該設(shè)備是主站設(shè)備選擇用以接收數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備主要由一種小型的可編程序控制器—S7-200以及擴(kuò)展機(jī)架構(gòu)成，在主站向從站下發(fā)了指令后，從站也可以當(dāng)做主站設(shè)備來使用。

（3）PPI高級協(xié)議。設(shè)備之間的連接需要橋梁，通常稱呼它為邏輯關(guān)系，PPI高級協(xié)議就是設(shè)備與設(shè)備之間的邏輯關(guān)系。從站設(shè)備中的S7-200可以有效的支持PPI高級協(xié)議，從而減少系統(tǒng)對設(shè)備的限制，更有效的運(yùn)用系統(tǒng)。

（4）PPI網(wǎng)絡(luò)傳輸方式和速度。PPI協(xié)議的基礎(chǔ)也是由異步協(xié)議演變而來，PPI網(wǎng)絡(luò)的傳輸是通過USB接口這一多點、高速的接口以及RS232這一異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)、點對點連接，泛用性廣的接口來完成，傳輸速度可以達(dá)到1.3kbps。

1.2 PPI網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)形式

PPI網(wǎng)絡(luò)通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以建立多個不同的網(wǎng)絡(luò)配置類型，比如一個多主站或是一個但主站等。

（1）單主站PPI網(wǎng)絡(luò)。組成這類PPI網(wǎng)絡(luò)的部分包括一個或多個可作為主站使用的小型的可編程序控制器—S7-200、PLC編程軟件系列的STEP 7或WIN系統(tǒng)的PG和PC，及HMI設(shè)備組成。

（2）多主站PPI網(wǎng)絡(luò)。主站與CPU之間的良好通信需要多主站PPI網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，該環(huán)境下主站與從站可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，能與主站通信交換的從站也擴(kuò)大為網(wǎng)絡(luò)上的任何一個。

（3）復(fù)雜化PPI網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，S7-200可以對設(shè)備間的對等通信進(jìn)行相應(yīng)編程。在該環(huán)境下，通信雙方能夠為互相提供并且獲得服務(wù)，獲得相同權(quán)限，有效提高效率。

2 PROFIBUS通信技術(shù)研究

2.1 PROFIBUS通信技術(shù)的概述

現(xiàn)場總線技術(shù)因為其開放性，是數(shù)字通信系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用的一項技術(shù)。在國內(nèi)的自動化控制以及制造自動化領(lǐng)域內(nèi)，PROFIBUS通信技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用，在處理其他控制器和傳感器的各項信息的過程中，PROFIBUS通信技術(shù)也是作用巨大，是系統(tǒng)的集中化邁向自動化過程中的堅實一步。

2.2 PROFIBUS通信技術(shù)的基本組成

PROFIBUS通信技術(shù)是由三大子集組成，分別是PROFIBUSFMS、PROFIBUS-DP以及PROFIBUS-PA。

PROFIBUS-FMS針對大范圍的圖文轉(zhuǎn)換，主要工作是規(guī)范不同應(yīng)用層次上每個主站之間的穩(wěn)定通信，定義主站與從站間的通信功能，對車間級或相同層面的監(jiān)控等。PROFIBUS-FMS能夠為車間級別的控制提供穩(wěn)定、中速、大范圍的通信服務(wù)。PROFIBUS-DP針對工廠及現(xiàn)場，DP的主要工作是在可編程控制器，自動控制設(shè)備、執(zhí)行器以及傳感器之間進(jìn)行穩(wěn)定快速的通信。因為PROFIBUS-DP在整個應(yīng)用中占據(jù)了將近80%，因此也會把PROFIBUS-DP泛指為PROFIBUS。

另外，PROFIBUS令牌與PROPINE協(xié)議之間存在的差異性，所以PROFI不可用來代指PROFIBUS。但PROFIBUS向以太網(wǎng)的發(fā)展離不開PROPINET，其向PROFIBUS提供了穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)支持，因此PROPINET也可看作PROFIBUS的子集。

3結(jié)語

該篇的主要研究對象是PLC自動化控制系統(tǒng)下的通信技術(shù)，對其他硬件軟件的研究沒有涉獵。就當(dāng)前的現(xiàn)場總線技術(shù)而言，其具備出色之處及泛用性的同時，還存在有待研究的技術(shù)問題。目前現(xiàn)場總線技術(shù)規(guī)格還不標(biāo)準(zhǔn)，品種較少，很難組裝大型系統(tǒng)、與不同的總線技術(shù)之間通信協(xié)議不匹配，致使不同總線技術(shù)的互相無法操作，這些都是現(xiàn)場總線技術(shù)有待解決的問題。這些問題是接下來研究與討論的重要對象，同時也是未來發(fā)展的重點與重心所在。

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