通信技術在PLC自動化控制系統中的應用分析

張龍　趙薇

摘 ? 要：隨著自動化技術的不斷發展，當前進行設備層數控制，現場設備從通信自動化控制等一系列通信技術，應用PLC技術在工業領域中發揮了重要的作用。經過不斷的創新和發展，在現場總線布置上，明顯提升了信息通信質量，同時也將工業產品的生產技術水平不斷提升。本文圍繞PLC現場總線控制技術展開分析，對通信技術在PLC自動化控制系統中的應用進行分析，提出運用智能化自動化技術為自動化工業發展將起到更好的推動作用。PLC控制系統在工業領域中運用了集成電路制造技術和微處理技術，采用工業自動化控制的方式，實現了產品的連續增長。

關鍵詞：通信技術 ?PLC自動化控制 ?系統應用

中圖分類號：TP273 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（b）-0001-02

隨著計算機通信技術的日益成熟，工業企業在自動化技術上從集中式控制向多級分布式控制方向發展，聯網功能逐步擴大，遠程通信得以實現。適應PLC網絡化技術需求，采用專用通信模塊和可編程控制器進行了相應的設計和運行，將可編程控制軟件等以數據狀態送入計算機，實現對各個系統的狀態監測，從而實現計算機對可編程控制器的直接控制。

1 ?通信與網絡技術概述

隨著第一代計算機網絡遠程聯機系統的運行，把計算機網絡定義為以傳輸信息為目的連接起來的資源共享系統已經形成網絡雛形。

通過工業自動化的不斷發展，當前已經進入了計算機網絡局域網技術成熟階段，運用多媒體網絡智能網絡，形成了龐大的計算機系統。在可編程控制器技術發展的過程中，形成了以繼電器控制和計算機控制通信技術為一體的新型工業控制系統。在其中可編程存儲器用于執行邏輯運算，通過數字和模擬輸入輸出，實現機械生產的可編程控制。將工業控制系統形成一個整體，遵循計算機運行原則，將通信技術融合在控制系統內，根據系統實際需要進行配置[1]。

2 ?PLC基本結構以及通信技術在其中的應用

（1）通訊網絡技術在PLC中的通信方式包含了窗口通信、以太網通信等。例如ppi通信協議，通過來自自身的端口，實現默認的通信方式，采用主從站到主，從協議通信，在主站中進行程序的編寫，串口通信則需要發送指令，通過選擇自由口通信模式進行程序的運行，由變頻器等設備發送信息，通過發送和接收指令實現對通信口的操作。

MPI通信是一種簡單的通信方式，中繼器占用節點，通過擴展通信距離，實現較高通信速率。通信與網絡系統采用并行通信和串行通信的方式，對應的數據線傳送給接收設備，在設備之間進行傳送。計算機內的總線結構實現了傳輸速度快，處理簡單的運行模式。在接收端，通過通信線傳輸，實現串行數據通信的使用。

（2）異步傳輸和同步傳輸。異步傳輸是在傳輸過程中，通過字符代碼的傳輸，實現了數據的發送端連續發送停止碼，接收端接收到從0到1的信號，實現對定時機構的啟動，在定時機構復位過程中，接收下一個字符代碼之后，不斷進行時鐘脈沖的傳輸。異步通信設備開銷較低，效率較高，同步傳輸在利用時鐘的同步發送和接收上能夠減少誤差的產生。由于數據信號往往是采用二進制碼進行編排的，數據傳輸的代碼結構包含了矩陣，在全同步的接觸端，能夠正確識別字句，確定數據塊的開始和結束，采用同步戒浮控制的方式，在傳輸方案上面像字符進行傳輸，基帶傳輸和頻帶傳輸，是由計算機終端等數字設備把數字信號頻率進行傳輸，在信道中直接傳輸基站信號，保證信道容量不會發生變化。在局域網中使用基帶傳輸技術，便于在模擬信道中進行較高頻率范圍的傳輸[2]。

3 ?網絡通信技術在工業自動化PLC系統的應用

目前隨著計算機網絡通信技術的不斷發展，聯網功能不斷擴大，PLC控制系統實現了網絡連接遠程通信。例如在小型可編程控制器上設置有通信接口，在大型可編程控制機上也是有專用的通信模塊，通過通信接口和模塊，可以實現各種控制信息的傳輸，經過分析和處理后轉化為可編程控制模式的軟元件數據。在軟元件的數據和狀態上，采集數據后，經過狀態分析，得到了可編程控制器的初始值和設定值[3]。

例如在工廠自動化系統上，由上層負責生產管理，下層負責現場監測和控制，而中間層則復制生產過程的優化和監測。對自動化系統的建模進行研究之后，建立了NBS模型內涵各個層次內涵，PLC網絡系統，要求通信范圍較廣，在上層傳送生產管理信息，不同層實現不同功能。每次傳輸的信息量較大，由底層進行過程數據和控制命令的傳輸，各層對通信的要求較高，采用單極子網配置通信協議，也可采用多級通信子網配制復合型拓撲結構。

在西門子PLC網絡運行過程中采用三級總線復合型結構，最底層為AO鏈路負責現場通信。而在中間一層設置現場總線，和主從式多點鏈路，實現現場控制通信監控。通過工業以太網負責生產管理信息的傳送，在下層中配置以太網協議，由上層向用戶提供TF接口，實現ap協議和ms協議的溝通。PLC網絡各級子網通信協議配置，通常采用三級或四級子網，以適應不同的通信要求，滿足復合型拓撲結構的運行規律。在PLC網絡高層次網中配置的通用協議包含了局域網互聯，實現了低層次網向中層子網傳輸的目標在系統中采用平衡驅動，拆分接收電路，消除信號地陷，減少地平線帶來的共模干擾，兩極傳輸線上在兩端進行驅動器的輸入信號，表示反向外部輸入干擾信號，能夠擁有足夠的抗共模干擾能力。從干擾信號中識別驅動器，采用外部干擾影響的模式，設置最大輸出功率，再平衡差分信號線上分別采用通信的模式，進行通信接口和雙堿性雙絞線的串行通信網絡的設置，PLC互聯結構模式通信實現點對點結構的連接。

一種是多點結構，將多點PLC共同連接在同一條串行總線上，采用主從式模式，對PLC主從站進行周期輪巡，采用通信管理的方式，計算機上的接口，運用轉換器實現通信接口的連接，連接媒質可以是電纜現貨雙絞線，采用PC電纜，在不增加硬件的情況下，將PLC和PC加以連接，實現多點連接。

在這種通信模式下，通信端口由用戶程序控制，通信協議也由用戶設定。PLC之間采用主從的關系，通過對特殊標志位進行通信控制，設置通信波特率，這些設定與計算機的設定保持一致，將指定存儲區內的數據進行字節傳送，保證每個數據能夠在指定端口傳送出去，從指定的端口進行數據的讀取，將數據存放在數據存儲期區內，最后一個字節接收完畢之后，通過字符進行接收數據的控制，每接收一個字節的數據都會產生一個中斷，數據在相應的中斷程序中，對接收的數據進行處理。上述通信方式中由數據傳輸利用硬件進行信號的檢測，當發生沖突的時候，判斷硬件是否出現了誤碼，導致了PLC控制程序不能正常運行，運用軟件進行握手，以保證通信可靠性。

4 ?結語

當前在自動化系統中實現在線組網控制要求，以PLC通信技術作為網絡控制系統的通信技術，實現了工業自動化控制系統的創新和開發。所設計的控制系統組網容易、成本較低、通信可靠，而且能夠實現在線監控，大大提高了工業自動化控制技術的自動化水平。

參考文獻

[1] 張嫻.PLC自動化控制系統優化設計探討[J].科學與信息化，2018（34）：40.

[2] 許瑩瑩，張劍.基于PLC的電氣自動化模塊化控制水處理系統探討[J].化工管理，2019（1）：112.

[3] 王燃.PLC自動化控制系統下的通信技術應用研究[J].環球市場，2019（4）：396.