PLC在工業水泵與上位機通訊系統中的實踐應用

摘要：本文闡述了可編程控制器（PLC）在工業水泵與上位機通訊系統中的應用，主要介紹了研制工業水泵與上位機通訊系統的可編程控制器控制系統的總體設計方案及設計過程，最后通過設備安裝，現場調試，成功驗證了程序的可行性，實現了工業水泵操作人員在上位機上可直接遠程監視工業水泵的運行情況，具有實踐應用的意義。

關鍵詞：可編程控制器（PLC） 工業以太網 繼電器 上位機iFIX系統

0 引言

可編程序控制器（PLC）是一種能夠適應多種工業環境的控制裝置，其穩定的性能受到廣大工業生產者的好評。這種控制系統具有極高的可靠性和靈活性。應用面廣、功能強大、使用方便，是當代工業自動化的主要設備之一。變頻技術的發展推動了PLC的應用，它應用大規模集成電路，微型機技術和通訊技術的發展成果，逐步形成了具有多種優點和微型，中型，大型，超大型等各種規格的系列產品，應用于從繼電器控制系統到監控計算機之間的許多控制領域。PLC在工業水泵與上位機通訊系統的應用主要體現在它的開關量輸出功能。

工廠的現狀是上位機不能直接監視工業水泵的運行情況，給工廠的生產帶來不便和安全生產帶來不穩定因素。鑒于以上我們決定研發利用現有的網絡構架實現工業水泵與上位機通訊。

1 提出各種方案并確定最佳方案

1.1 通訊方式分析

現有的主要幾種工業控制通訊方式有“工業以太網”， “現場總線通訊”，“串口通訊”。通訊方式應具有的優點是數據傳輸及時、準確，不影響設備正常運行，經濟性、實用性高。

以下是這3種通訊方式的分析表：

1.2 通訊方式的選擇

根據我廠目前通訊方式為工業以太網（如下圖），經過認真比較，利用現有通訊方式研制通訊系統為最佳選擇。

以下是在工業以太網下的數據傳輸過程。

首先：設備終端（如：傳感器、流量計接觸器等設備的模擬量及開關量信號傳輸到PLC（可編程控制器）。

然后PLC通過交換機把數據傳輸到服務器上。

服務器將數據再傳輸到上位機，上位機iFIX系統直接精確地監視、控制生產過程（是全球最領先的HMI/SCADA自動化監控組態軟件）。

2 具體方案分析、實施

2.1 需解決問題

在基于工業以太網通訊方式下，研制工業水泵與上位機通訊系統需解決以下三點問題：

問題一：工業水泵與PLC之間的通訊。

問題二：PLC信號識別及反饋。

問題三：上位機信號識別及狀態顯示。

2.1.1 問題一：工業水泵與PLC之間的通訊

解決方案：通過繼電器傳遞通訊信號。

它的主要優點是：通訊方便，應用廣泛，性價比高。它的主要缺點是：編制程序繁瑣。經過討論，可以解決各項編程問題。因此，決定采用此方案。

確定問題一的解決方案后，對幾種備選繼電器進行比較，由于“歐姆龍繼電器”性能穩定，性價比高等。因此決定選擇此品牌繼電器。

2.1.2 問題二：PLC信號識別及反饋

解決方案：PLC程序編程。

2.1.3 問題三：上位機信號識別及狀態顯示

解決方案：上位機IFIX系統編程。

2.2 按解決方案實施

2.2.1 根據以上方案分析，我們制定了如下對策表：

2.2.2 按對策實施：

①對策一實施：繼電器安裝及接線。

②對策一實施：PLC DI模塊接線。

③對策二實施：PLC程序編程。

我們在中控室電腦上用S7軟件進行PLC程序編程。

④對策三實施：上位機IFIX系統編程。

我們在中控室上位機IFIX系統中根據點表確定數據源，進行程序編制。

3 通訊系統測試

3.1 網絡硬件連接（工業水泵—繼電器—PLC）

通過觀察、測量硬件系統運行正常。

3.2 上位機顯示正常，所編輯程序運行準確

我們通過跟蹤觀察，中控室上位機中，工業水泵運行狀態的顯示均正常。工業水泵與上位機通訊系統研制成功。

4 總結

4.1 經濟效益分析

本次研制工業水泵與上位機通訊系統硬件投入費用：

繼電器6個：每個繼電器單價198元。共計1188元

連接線30米，價格103元，合計1188+103=1291元

4.2 間接效益

本次活動雖然沒有直接的經濟效益。但是，實現了中控工在中控室上位機上可隨時監視到工業水泵的運行情況，消除了之前沒有通訊系統時給車間生產帶來的安全隱患。為保證車間安全生產起到了積極的作用。

我們將PLC控制柜接線圖、工業水泵控制柜接線圖歸納到CAD電子版圖紙存檔。將PLC控制程序、上位機IFIX系統程序備份到移動硬盤，并建立軟件程序檔案。供在今后的工作中使用。

參考文獻：

[1]海心.西門子PLC開發入門與典型實例（修訂版）.人民郵電出版社2010.8.

[2]iFix3.5中文使用手冊.2008.

[3]工廠《能源管理系統竣工圖》.