工業(yè)自動化控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡應用的探討

于斐斐 劉杰

摘要：隨著社會的進步，我國的科學技術飛速發(fā)展，這在一定程度上促進了計算機技術的進步，如今計算機信息技術已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中，并且推動各個行業(yè)的快速發(fā)展。本文就主要圍繞信息技術在建筑工程管理中的應用進行簡單的闡述，供相應的管理者進行參考。

關鍵詞：信息技術;建筑工程管理;應用

中圖分類號：TU71-39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-9129（2017）09-002-01

Abstract： with the rapid development of information technology， the structure of industrial automation system is undergoing tremendous changes. According to therequirementsofthedifferentindustrialproductionneeds，andfielddevice，designthereasonablenetworkstructure，improvetheopenness，reliability，real-time and rapidity of communication， to ensure the efficient operation of the whole system， became a major trend of the current industrial development in our country. Thispaperdiscussestheapplicationofcommunicationnetworkinindustrialautomationsystem，soastoimprovethecompetitivenessofindustry.

Key words： industrial automation; Automatic control system; Communication network

如何根據(jù)實際的現(xiàn)場工業(yè)生產(chǎn)要求以及現(xiàn)場設備，設計合理的網(wǎng)絡結構，保證通訊系統(tǒng)在可靠、實時、開放、快速的環(huán)境中運行，這已經(jīng)在工 業(yè)自動化領域中，成為了最熱門的研究話題?？梢?，對此展開討論對于工業(yè)自動化領域而言，具有十分現(xiàn)實而又重要的意義。

1 速度同步控制系統(tǒng)的建立

由于速度同步控制系統(tǒng)規(guī)模過于龐大，而文章字數(shù)有限，因此無法將其完全描述。所以，本文將模擬設計一種速度同步控制系統(tǒng)，進而在探討 實現(xiàn)其硬件組態(tài)和軟件實現(xiàn)的基本構成。

1.1 控制器的選擇

眾所周知，在工業(yè)自動化網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)中，速度同步控制系統(tǒng)對實時性有著較高的要求，所以在控制器的選擇標準上，運算速度和緩存空間往 往是核心要素。而一般的大型系統(tǒng)，其輸入輸出控制點數(shù)通常都是在幾百 點至上千點，對應的控制器類型為大中型。由于控制器自身必須在同一時 間內(nèi)承擔實時的高速運算和數(shù)據(jù)通訊的任務，因此只用上位機來完成，難 以實現(xiàn)。針對這一情況，我們可以選用 PLC 控制。

1.2 控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡的選擇

在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場通常都是由多臺交流變頻器對電機進行控制的，這就 意味著，選擇必須有一種用于針對變頻器和電機構成的速度閉環(huán)系統(tǒng)與控 制器之間的通訊，也就是我們通常所說的現(xiàn)場級與監(jiān)控級之間的通訊。

該層網(wǎng)絡具有自己的獨特性，但往往對通訊網(wǎng)絡的要求極高：需要通訊穩(wěn)定可靠，且傳輸速度快橫向擴展性好。那么，我們以選擇的 PLC 為例， 就可選擇 Profibus-DP 現(xiàn)場總線，與變頻器智能從站構成現(xiàn)場級通訊網(wǎng)絡?？刂萍壘W(wǎng)絡其實是一種上層控制網(wǎng)絡，其主要用于上層管理，這就決定了該系統(tǒng)需要具備與下層網(wǎng)絡控制器有很好的耦合性，同時需要具備較強的橫向、縱向擴展能力，最為重要的是其對傳輸速度的要求也較高。

2 抗干擾系統(tǒng)研究

盡管在專業(yè)的控制裝置作用下，自動化控制通訊系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，受到的干擾并不大。因為，在整個設計的過程中一般會采用多層次抗T 擾和精選元件措施，能夠讓通訊系統(tǒng)在惡劣的工業(yè)環(huán)境中，保持其運行的穩(wěn)定性和可靠性。

不過，因為通訊系統(tǒng)一般直接和現(xiàn)場的 I/0 設備相連，這也就意味著有很多的外來干擾，能夠輕易的通過電源線或 I/o 傳輸線侵入，最終導致控制系統(tǒng)的誤動作。而隨著應用環(huán)境越來越復雜，系統(tǒng)受到來自內(nèi)外的干 擾也越來越多。

因此，為了確保工業(yè)自動化系統(tǒng)中的通訊網(wǎng)絡能夠正常運轉，就需要研究人員和操作人員在實際的工作中，認真研究控制系統(tǒng)抗干擾信號的來源、成因及其抑制措施，全面提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力，才能保證及 可靠性具有重要的意義。

2.1 硬件抗干擾的措施抗電源干擾：

從相關數(shù)據(jù)來看，電源波動造成的電壓畸變或毛刺，有 70%是從電源耦合進來的。為了解決這一問題，可以采用下列幾種抗干擾方法：

1）分離供電系統(tǒng)

動力電源回路中的斷路器、接觸器閉合、斷開時，都會產(chǎn)生沖擊電流 或產(chǎn)生電弧，此時就會對信號產(chǎn)生干擾，那么解決這一問題，可以把系統(tǒng) 的動力電源和控制電源分成兩路，即動力電源由普通三相 380V 交流電源供應;控制電源由 UPS 電源供應。

2）使用隔離變壓器

因為電源變壓器是電源部分的主要元件，因此，為了更好的減少電網(wǎng)中的干擾，通常選擇變壓器容量應比實際需要大 1.2～1.5 倍左右的隔離變壓器。同時，在實際的使用過程中，需要確保變壓器的屏蔽層良好接地， 同時次級線圈連接線一定要使用雙絞線，這樣才能更有效的減少電源線間干擾。

2.2 接地

接地是系統(tǒng)結構、設備組裝、以及現(xiàn)場安裝的重要環(huán)節(jié)。一般來說，接 地主要是為了實現(xiàn)以下兩個目標，即預防觸電和為設備、系統(tǒng)提供基準電位，增強抗干擾能力。前者一般稱為安全接地，后者則稱為功能性接地。

2.3 合理布線

在抗干擾措施中，合理布線是重要的途徑。因此，在布線的過程中，應該盡可能的根據(jù)實際的需要，采用有效的布線方式，包括對導線的類型、 線徑的粗細、走線的方式等方面的合理控制。

2.3.1 電纜選擇

必須要嚴格根據(jù)回路的特點，選擇最恰當?shù)碾娎|和鋪設方法，以便能夠達到不用或少用特殊的、格昂貴的電纜就能到達的效果?；驹瓌t就是：以經(jīng)濟和效果為前提，兼顧實施方便而盡量減少電纜品種。

2.3.2 電纜鋪設

合理的鋪設電纜，能夠大大的減少電磁干擾。由于動力電纜為高壓大電 流線路，因此當信號線靠近時就必然會產(chǎn)生干擾，那么，在布線時就需要盡 可能的將動力電纜、信號線以及通信線分開走線。此外，需要保證在控制柜 外部布線時，把通信電纜、控制電纜、動力電纜、輸入 / 輸出線分開單獨布線，而且一定要按照相關的要求，確保他們之間的距離在合理范圍內(nèi)。

2.3 軟件抗干擾措施

由于硬件抗干擾存在隨機性，尤其是在現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境中，硬件干擾很難排除或者是杜絕，因此，就需要充分發(fā)揮軟件的靈活性，全面的提高系 統(tǒng)抗干擾能力。

2.3.1 通過“看門狗”，對系統(tǒng)的運動狀態(tài)進行監(jiān)控

由于PLC 內(nèi)部的軟元件豐富，因此，抓住這一特點可以設計一些程序，有效的屏蔽輸入元件的誤信號，進而能夠有效的避免輸出元件的誤動作。那么在設計應用程序時，就可以充分發(fā)揮 " 看門狗" 對系統(tǒng)各組成部分運行狀態(tài)的監(jiān)控。

2.3.2 提高輸入信號的信噪比

提高輸入信號的信噪比，也是抗干擾的有效途徑。通常會選擇軟件數(shù) 字濾波，來確保有用信號的真實性。

3 結束語

總而言之，在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，通訊網(wǎng)絡是否能夠正常的使用，使用的過程是否穩(wěn)定順暢，決定了該系統(tǒng)運行的效率。因此，就需要科研人員和操作人員，從各自的工作出發(fā)，研究出實用有效的通訊系統(tǒng)， 并制定有效的抗干擾措施。

參考文獻：

[1]馮冬芹，黃文君等.工業(yè)通訊網(wǎng)絡與系統(tǒng)集成[M].北京：科學出版社， 2005.

[2]陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.