通信技術在PLC自動化控制系統中的應用分析

顧國業， 孫 新， 田 忠

（1.濟南京希自動化設備有限公司， 山東 濟南 250033；2.山東圣翰財貿職業學院， 山東 濟南 250316；3.濟南綠控自動化工程有限公司， 山東 濟南 250033）

引言

由于自動化控制本身具備許多的優勢，在工業領域當中的應用相當廣泛，同時通信技術在PLC技術的持續發展中也獲得了全新的發展，例如現場總線技術。現場總線技術是一種能夠實現設備層數控制、現場設備層數通信以及自動化控制的技術，該技術能夠顯著提升控制效果以及信息通訊質量。借助PLC技術的研究以及現場總線控制技術的探討，對于我國工業領域而言有著顯著的智能化優化作用，實際應用價值較高。

1 PLC自動化控制系統及網絡通信技術

PLC控制系統屬于控制系統當中的核心內容，該系統是否可以正常運行會直接決定整個生產系統的穩定性與可靠性，在現場運行當中控制系統在發生故障之后會導致各種泵、輥等無法正常工作，從而無法滿足生產需求導致故障的延續與發展。PLC控制系統的編程需要有組織運行、檢修以及設計部門的相關人員參與，并根據PLC控制系統的具體參數情況以及位置等進行針對性設計[1]。PLC控制技術當中的通信技術主要是由所選擇的制造商類型而決定。西門子的57-200系列產品在自動控制技術方面原本屬于自動化生產線中應用最為廣泛的一種技術，該技術的CPU在系統當中可以實現點對點、多對點接口以及現場總線等技術性的支持，同時這一項技術還涉及到了多種自由口協議的通信需求。在以往的部分生產線通訊方案當中一般都是應用PPI協議的通信方法。

2 通信技術在PLC自動化控制系統中的應用

2.1 PLC通信網絡

在當代計算機網絡當中，其主要可以劃分為網絡分布距離、網絡拓撲結構、組成規模等因素，按照網絡分布的距離以及計算機網絡可以劃分成為廣域網、互聯網以及局域網，按照網絡拓撲結構可以劃分為星型結構、環形結構、總線型結構以及樹形結構，按照PLC網絡構成的規模來看，可以劃分為簡單網絡與多級的復雜網絡。

簡單網絡在計算機網絡當中主要是以個人計算機為主，從站以一臺或多臺同型號的PLC為主，因為建設一個簡單的集散控制系統難度較低，個人計算機可以作為這一系統當中的操作站，并承擔著顯示、編程以及監督監控等功能，同時PLC可以承擔相應的控制任務[2]。另外，也可以應用一臺PLC作為主站，和其他同型號的多臺PLC作為從站，構建一個主從式的網絡結構[3]。

多級復雜網絡是當前普遍應用在大型工業企業的網絡結構形式，工業企業的自動化系統持續性發展促使國際標準化的組織也逐漸構建了相應的自動化初步模型，因為PLC生產所存在的差異型，會促使自動化系統的網絡結構層數以及功能存在明顯的差異，但是制造商大多數都會按照生產當中的金字塔結構對產品進行表述，并以底層作為工業生產的具體控制措施，中間層作為生產中的控制以及優化措施，而上層則作為管理生產的落實措施。PLC網絡系統當中一般是以三級、四級子網實現復合型結構的建設，在開發系統當中以互連的參考模式為主，層數以7層為主。因為不同的層所使用的通訊協議也并不相同，為了更好地保障控制需求的差異型，控制網絡也可以劃分為多個層次。

2.2 通信協議在PLC自動化控制中的應用

為了網絡線同在通信時的雙方正常交流與溝通，設計相應的網絡通信協議非常重要，是解決通信中信息交互問題的主要措施，從而保障數據通信時的順暢性。通信協議也成為網絡通信規程，簡單而言就是約定結合，在展現通信和信息傳輸兩個功能的基礎上，可以實現對網絡信息的識別，同時實現信息數據的同步性，借助錯誤信息的修正以及檢測，可以保障信息的準確性。PLC網絡當中經常應用的通信協議主要涉及到通用與公司專用兩種類型。

對于中層的自動網絡以及底層子網絡一般都是采取公司專用的通訊協議，底層子網絡需要承擔信息交流過程的控制以及數據的命令，信息量雖然不多，但是有著較高的實時性要求，公司專用的協議一般是以應用層、鏈路層以及物理層為主，層數并不多，所以信息傳輸效率比較高。另外，公司專用的協議還是以PROFIBUS、USS、點對點接口等多項協議為主。在PCL網絡當中應用通用協議的主要是高層子網，其主要是承擔PLC網絡的相互連接以及網絡與其他局域網的互聯作用，在高層子網的網絡通信當中其主要任務在于管理，和常見的商業網絡存在明顯的差異。

2.3 信息檢錯與糾錯應用

在信息系統當中因為系統本身具備一定的檢錯與糾錯能力，所以也涉及到了關于誤碼控制能力的話題，這也是通信系統本身應用價值的一項重要考核標準，在數據傳遞過程中系統對于信息中所存在的錯誤檢測能力便是檢錯，系統在識別并發現錯誤之后可以應用糾正、除去錯誤等方式實現糾錯。常規的通信控制當中檢錯主要是應用奇偶校驗、方陣碼等途徑實現。在高級通信控制任務中，可以應用CRC檢錯，這一種檢錯方式的自動化功能比較突出，同時檢錯時的效率以及準確度都比較理想。

2.4 PROFIBUS通訊技術

因為通信系統具備較為突出的開放性特征，所以在許多領域中均有一定的應用價值，現場總線在應用中具備較高的集中化特性，同時近些年在自動化特性方面的提升效果也比較突出，具備一定的實際價值。我國工業企業的自動化控制水平以及制造自動化水平相對于國際水平而言有一定差異，借助數字通信技術，可以將PROFIBUS系統合理應用在許多的工業生產項目當中，借助可編程的控制器、數據傳遞的傳感器等實現實時性的數據通訊以及控制。

3 結語

通信技術在PLC自動化控制系統當中的應用價值較高，存在許多的特點和優勢，但是仍然有部分問題無法規避。另外，通信協議方面的差異也導致總線技術在應用時存在通信協議問題，所以現場總線技術之間無法實現相互性的操作。由此可見，在今后仍然需要提高對于通信技術在PLC自動化控制系統當中的應用，并針對不同的缺陷以及功能給予進一步研究，從而提高PLC自動化控制系統的實際應用價值。

[1]師玲萍.基于自動化生產過程中PLC控制系統的設計[J].電子設計工程，2016（19）：113-116.

[2]瞿新南.PLC在遠洋船舶自動化智能導航控制系統中的應用[J].艦船科學技術，2017（20）：31-32.

[3]張平利，方飛.電氣設備自動化控制中PLC技術的應用[J].自動化與儀器儀表，2017（11）：116-117.