在工業控制中PLC及網絡技術的作用

劉藝麗

摘要：在當今自動控制系統中，PLC仍然能夠引導自動化行業的發展，其主要是在最初其采用計算機的設計思想及適應各種現場應用，伴隨著電子科技的飛速發展，PLC的作用更為突顯在各個領域去適應不同的客戶要求。這就是PLC在市場上的強大的生命力所在。

關鍵詞：工業控制 編程 PLC

現代生產中，傳統的手動操作已遠遠不能獲得好的控制品質。當前，在控制領域，國內外普遍采用PLC。特別是最近幾年的制藥、冶金、制造等行業中，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，根據需要方便、靈活地組合成各種不同規模的控制系統，以適應各種工業控制的需要。因為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，它的的制造成本不斷下降，功能卻在不斷增強。目前PLC已成為工業控制的標準設備，它的應用幾乎覆蓋了所有工業企業，正在躍居現代工業自動化三大支柱（PLC，ROBOT，CAD/CAM）的主導地位。

PLC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，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，便于擴展其功能的原則而設計。

一、PLC的特點

1、可靠性極高

因為工業生產的環境遠比通用計算機所處的環境差，所以要求PLC具有很強的抗干擾能力，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）可靠地長期運行。

2、使用方便

1）編程上方便：PLC有梯形圖、功能表圖、布爾助記符多種程序控制設計語言可供使用。

（2）操作上方便：PLC的操作包括程序輸入及更改。大多數PLC采用編程器進行程序輸入和更改。程序更改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。

（3）維修時方便：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，能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、靈活性較高？。主要表現在下列三方面。

（1）靈活的編程性：PLC采用的編程語言有梯形圖、功能表圖、布爾助記符、功？能模塊圖等，只要掌握其中一種語言就可進行編程。

（2）靈活的擴展性：根據應用的規模的可不斷擴展，它不僅可以通過增加輸入、輸出卡件增加點數，還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）靈活的操作性：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，它不僅體積小，且功能比較完善，抗干擾性能較強，機械和電氣部件被有機地結合在一個設備內，并將電子儀表和計算機的功能有機的結合了在一起。

網絡技術在現代控制系統中是不可缺少的，且應用越來越普遍，網絡控制一般指以控制“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。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）控制網絡強調在惡劣環境下數據傳輸的完整性和可靠性；

（2）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；

（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。

近幾年來備受關注的現場總線得到迅速發展。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，把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，被譽為自動化領域的通訊與網絡技術。

系統控制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，相互之間的信息交換。可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收集并送到人機接口的CRT上顯示。PROFIBUS是一種國際性的開放式現場總線標準，它可使分散數字化控制器從現場的底層到下一級網絡化。通常采用RS485傳輸方式，RS485也是PROFIBUS最常用的一種傳輸方式。

系統控制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，并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。此后，因為國際互聯網采用了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。

參考文獻：

[1] 鄧高壽、潘宏俠著《PLC在工業自動化控制領域中的應用及發展》

[2]孫蘭福著《PLC在工業自動化中的應用》《赤子》2009年弟6期