工業以太網在工程流水線自動化控制系統中的運用易義寧

黃德位 胡亮亮

摘? 要：在工程流水線自動化控制系統中工業以太網逐漸顯示出了重要的應用價值，該文介紹了工業以太網的基本知識，進而講解了工業以太網在工程流水線自動化控制系統中的運用過程，包括設計工程流水線自動化控制系統結構、設計系統控制模式、設計PLC自動系統、設計工業以太網網絡系統、設計系統組網方案，對工程流水線自動化控制系統的運行提供了重要的借鑒意義。

關鍵詞：工業? 以太網? 工程流水線? 自動化控制系統? 運用

中圖分類號：TP278? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）02（c）-0009-02

以太網通信技術運用過程中具有兼容性較好以及組網價格低廉的優勢，充分運用了一體化的聯網技術，在流水線自動化控制系統中運用能夠達到較為理想的運營效果，促進設備的后期維護管理，加強對流水線自動化控制系統眾多機電裝備的有效監控。

1? 工業以太網概述

以太網經歷了長期的發展，目前已經形成了比較成熟而穩定的發展體系，方便性與便捷性較高，其網絡結構較為廣泛，擁有人數較多的使用群體，具有較為豐富的使用資源。由于其這些較為有利的使用優勢，在工業領域中得到了較為廣泛的使用，開發出了工業以太網。其能夠對工業生產的整個流程進行有效控制與管理，同時對產品信息進行有效監測，最終達到較為良好的使用效果。目前工業以太網使用過程中主要采用的是IEEES 803.2（Ehernet）網絡結構，具有無縫連接的使用優勢，能夠充分將企業的信息和全球的信息進行有效連接，最終構成信息完善的管理系統[1]。

工業以太網在建立運行過程中能夠有效促進工業的自動化生產，屬于一種典型的工業網絡系統，采用了系統組網與拓撲結構的設計方式。工業自動化控制系統的性能的分析上主要采用了拓撲結構設計的設計方式，要求在使用過程中能夠有效正確地選取拓撲結構，充分分析控制要求與控制對象。目前很多電氣自動化控制系統運行的穩定性與可靠性比較有限，主要是由于其在使用過程中需要加強多個設備之間的有效配合。而工業以太網能夠有效解決這一不足之處，采用環型拓撲結構，有效提升了系統運行的可靠性與穩定性[2]。

2? 工業以太網在工程流水線自動化控制系統中的運用

工業以太網在工程流水線自動化控制系統中的運用過程中要求設計工程流水線自動化控制系統結構，設計系統控制模式，設計PLC自動系統、設計工業以太網網絡系統、設計系統組網方案等。

2.1 設計工程流水線自動化控制系統結構

傳統工程流水線自動化控制系統采用的是控制開關與繼電器的本地控制模式，在后期維護管理上具有明顯的不足之處，也不利于系統的擴容升級。采用工業以太網能夠有效克服其中的不足之處，采用了分布式控制管理模式即DCS模式，有效加強了對三級DCS功能的充分配置與合理劃分，充分實現了對水線自動控制的遠程控制，在工程流水線自動化控制系統的建立過程中采用了底層傳感設備、本地PLC站與監控終端的結構。

在現場監控點物理參數信號的檢測接收上運用了現場傳感器，并且將檢測到的數據在變送器的運用之下將其轉化為4～20mA的電流信號，之后在屏蔽電纜的運用之下，將信號發送到各子系統的PLC之中。執行機構接收4～20mA電流形式，由電動執行機構與氣動共同構成執行機構。

在對電磁閥、行程開關與限位開關、流水線生產工藝流程等的運行檢測過程中是采用對開關量進行監測來實現的。本地PLC站在運行過程中能夠充分加強上位機和下位機之間的通信，實時監測工藝參數、環節參數、工作狀態參數等。

在監控終端與本地PLC站數據信息的交換過程中，工業以太網發揮著重要的作用，監控終端中具有上位機程序[3]。

2.2 設計系統控制模式

在對系統控制模式的設計過程中采用了本地控制方式與遠程遙控方式。工程流水線自動化控制系統的基本保留方式是本地控制方式，通過啟動/停止按鈕操作能夠有效實現現場設備的啟動與暫停控制。即使在和中央控制室斷開聯系的情況下也能夠實現流水線作業的自動進行。

在遠程遙控方式下，中央控制室的操作人員能夠對流水線作業進行有效監控，借助于監控軟件對現場各設備進行有效遙控，充分加強對系統設備的啟動或者暫停。對流水線作業的自動化操作具有顯著的促進作用，相關工藝參數以及運行狀態均可在設備界面上充分體現，使得操作人員能夠遠程掌握設備的運行情況，結合相關數據有效監測系統運行情況，判斷其中是否出現故障并進行報警，對模擬量趨勢曲線進行充分顯示，同時還能夠打印日志報表以及故障報警，借助于鼠標與鍵盤即能夠完成其中的操作任務[4]。

2.3 設計PLC自動系統

由兩個PLC站點共同構成了流水線PLC 下位機系統，這是由流水線操作工程的設備建設情況與工藝操作特點所決定的，兩個PLC站點分別負責流水線施工中的不同工藝。流水線I/O分布表見表1。

西門子公司的S7-300PLC是很多工業企業下位機PLC選擇的產品。在其網絡通信過程中能夠有效實現MODBUS/TCP以太網通信協議的有效集成，將自動控制系統網絡通信集成成本較大程度地降低。

2.4 設計工業以太網網絡系統

在工業流水線自動化控制系統的設計過程中要求有效選擇網絡拓撲結構，在流水線操作中某一點出現故障的情況下，環型網絡的信息傳輸依然能夠正常進行。運行的顯著優勢是采用順序依次傳輸的傳輸方式，為了有效降低成本，工業以太網可以采用雙環路雙冗余網絡的設計方式，選擇光纖進行設計。

2.5 設計系統組網方案

由信息管理層、網絡傳輸層、傳感檢測與執行機構層共同構成了流水線自動化控制網絡系統。在流水線生產工藝中的狀態參數的越限報警、實時監測中充分運用到了信息管理層，充分運用組態程序與專用自動化控制監控程序充分實現設備控制指令的自動/聯動派發以及各項相關參數的自動存儲、報表分析。

3? 結語

工業以太網在工程流水線自動化控制系統的運用過程中，應當有效設計工程流水線自動化控制系統結構，采用分布式控制管理模式即DCS模式，選擇網絡拓撲結構;有效設計系統控制模式、PLC自動系統、工業以太網網絡系統、系統組網方案，從多種角度有效提升流水線自動控制系統管理的運用水平。

參考文獻

[1] 賈保峰，劉海濤.工業以太網在煤化工企業自動化控制系統中的應用[J].化學工程與裝備，2017（12）：235-237.

[2] 鐘世亮，李善文，李立偉，等.轉向架組裝流水線中空中小車監控系統的研究[J].青島大學學報：工程技術版，2016，31（1）：20-23.

[3] 金浙良.自動化立體倉庫工業網絡控制系統的設計[J].自動化儀表，2017，38（10）：54-58.

[4] 楊匯軍，孫麗穎，任舉.小型工件加工的自動化生產線控制系統設計[J].儀表技術，2017（8）：12-14.