基于PLC自動化控制系統的通信技術探究

張海韻

[摘? ? 要]對基于PLC自動化控制系統的通信技術進行了分析，在具體分析中，從主要功能程序設計和通信技術應用方面進行了論述。以此來解決PLC自動控制系統應用中的通信問題，讓通信技術在PLC自動控制系統中得以良好應用;并為此類系統在工業領域中的良好應用與發展奠定堅實基礎。

[關鍵詞]工業生產;PLC;自動化控制系統;通信技術

[中圖分類號]TP273;TN91 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–00–02

Research on Communication Technology Based on PLC Automation Control System

Zhang Hai-yun

[Abstract]The communication technology based on PLC automation control system is analyzed. In the specific analysis， the main function programming and communication technology application are discussed. In order to solve the communication problem in the application of PLC automatic control system， the communication technology can be well applied in the PLC automatic control system; and to lay a solid foundation for the good application and development of such systems in the industrial field.

[Keywords]industrial production; PLC; automatic control system; communication technology

在PLC自動化控制系統的具體應用中，通信系統的好壞會對信息傳遞速度與質量造成直接影響，同時也會對PLC信號接收的時效性起到決定性作用。因此，在具體的PLC自動化控制系統設計與開發中，技術人員一定要對通信技術做到足夠重視，通過通信技術的良好應用確保PLC自動化控制系統的應用效果。

1 項目概況

本次所研究的是某機械生產制造企業自動化生產線上的PLC自動化控制系統。在該自動化控制系統的主站中，控制器應用的PLC為西門子公司所研發的S7-315-2DP型設備;在系統從站中，控制器應用的PLC為西門子公司所研發的S7-200型設備。該系統現場總線所應用的通信方式為Profibus。文章就是對該PLC自動化控制系統中的通信技術應用進行了分析。

2 PLC及其通信需求概述

2.1 PLC概述

PLC是一種可編程形式的邏輯運算控制器。該裝置及其技術在當今的工業領域中已經得到了廣泛應用。具體應用中，PLC可以對各個設備進行自動化控制，包括連接主站控制、從站控制和各個系統接入點的控制等，進而達到整體工業生產的自動化控制效果。

2.2 PLC通信需求概述

在通過PLC對工業生產系統進行自動化控制的過程中，其信息的及時發送和接收是一項首要內容。基于此，在PLC自動化控制系統的具體應用中，應借助相應的網絡技術實現信息的發送與接收。在此過程中，應借助相應的程序設置保障各種信息傳輸效果。就目前來看，在該程序的具體應用中，其構成形式主要有兩種：①廠家在系統出廠后將相應的應用程序設置在其內部;②企業按照實際生產需求在系統應用中對其進行相應的程序設置。具體設置中，最重要的一項內容就是確保程序的穩定性，這樣才可以達到良好的通信效果，有效確保工業生產的安全穩定進行;并進一步確保產品的良好品質，滿足用戶實際應用需求，為用戶帶來最佳的應用體驗。同時，在具體的生產過程中，通過PLC的應用，也可以讓用戶按照其實際的需求對相應的程序進行調整和控制，讓實際生產需求以及生產條件的變化得到及時有效的應對，以此適應生產廠家的實際生產與應用需求，確保工業生產的靈活性。

3 PLC自動化控制系統的主要程序功能設計分析

3.1 主程序功能設計

PLC自動化控制系統的主程序為OBI搬運站在該系統開啟后，其主程序會率先啟動，并在一次程序完成后繼續進行下一次程序的循環，一直到接收到終止命令為止。在主程序的執行過程中，PLC將發送全局數據，這些數據會借助BOI一側朝著各個搬運子程序、急停程序以及加工站程序等傳遞。在此過程中，主程序也會借助時間監視器監測大掃描所用的時間，并向PLC實時傳遞監測數據。本次設計中，將系統的最大掃描時間設置為200 ms，如果實際掃描中所用時間超過了這個限值，則表明該系統的響應速度變慢，需重新對其進行校正處理[1]。

3.2 啟動中斷程序功能設計

該PLC自動化控制系統中設置了暖啟動、熱啟動、冷啟動3種啟動模式。在系統通電之后，模式選擇器將會按照預設的指令在以上3種模式中自動選擇一種來完成啟動。在程序執行期間，如果出現了時間錯誤，程序便會自動中斷，在做好時間校準之后才會繼續返回上級程序，并對啟動模式重新進行選擇，最后再一次恢復正常運行。

3.3 功能程序設計

根據該企業的實際生產需求，本次設計的主要功能程序包括送料站、加工站、裝配站以及落料站等。在對這些程序進行編寫的過程中，為實現編程人員操作的便利性，應用了西門子公司所提供的面向該公司的PLC用戶編程操作指令庫。具體應用中，用戶可直接對相關指令進行調用，以此來實現編程操作的進一步簡化。例如：IN代表輸入參數指令;OUT代表輸出參數指令;STAT代表靜態參數指令。

4 通信技術在PLC自動化控制系統中的應用

在PLC自動化控制系統中，因為西門子公司所研發的S7系列PLC設備可以對多種通信模式提供支持，包括現場總線（profibus）、多點接口（MPI）以及點對點接口（PPI）等;所以在本次系統設計中，主要應用到了點對點接口通信協議以及現場總線通信技術。

4.1 點對點接口通信協議的應用

在S7系列的PLC中，點對點通信協議最為常用，其信息的收發可直接借助PLC中原有的通信端口來實現。就本質而言，點對點協議為主從協議形式，可以對一級主站和二級主站提供支持，使其和各個從站之間進行信息傳遞。在系統運行的過程中，系統主程序首先會對網絡占用情況進行判斷，如果網絡處于暢通狀態，主程序就會立即進行點對點通信網絡的建立，并將這個網絡自主站作為基礎，將相應的請求指令發送到從站[2]。在從站響應之后，便會將點對點通信網絡作為依托來實現主站和從站之間的通信。在本次所應用的PLC中，雖然僅提供了PORT0和PORT1這兩個通信端口，但是以點對點通信網絡作為基礎的主站從站通信網絡最多可以建立32個，可充分滿足該自動化控制系統應用過程中的實際通信需求。

同時，該PLC中的高級點對點通信協議也可以為各個獨立網絡設備之間的聯系建立提供支持，但每一臺設備能夠連接的設備數量比較有限。表1是該系統PLC中各個模塊對于設備連接數量的支持情況。

4.2 現場總線通信技術的應用

現場總線通信系統具有開放式特征，它在當今的樓宇自動化以及工業自動化控制領域中都得到了廣泛應用。相比較點對點通信技術而言，該技術的主要優點是可以在更加復雜的通信任務中具有良好的適應性，且能夠將復雜網絡架構中的信息堵塞問題加以有效解決，以此實現整體PLC自動化控制系統通信能力的顯著提升。因此，在該系統的設計與開發中，將現場總線通信技術用作備用通信模式。圖1是該系統中的現場總線通信協議結構示意圖。

由圖1可知，現場總線通信協議中有5個主要層次，其中人機交互界面屬于頂層，借助于這一層次，用戶可進行相關控制指令的手動輸入，可進行各種運行數據的調用，進而實現生產系統運行情況與生產進度的實時掌握[3]。應用層主要按基本功能以及擴展功能進行劃分，并進行了用戶DP接口的提供。3～6層的概念并未定義，具體應用中，用戶可根據實際的生產需求進行自主定義，同時也可以用來進行后續的功能擴展。數據鏈路層中的主要組成部分是現場總線中的所有數據鏈路，同時也為系統進行了IEC接口提供，借助于IEC接口，可以讓現場總線與各個從站中的設備之間建立起良好的通信連接。物理層的主要組成部分是RS-485型光纖，其主要的光纖參數如表2所示。

在通過現場總線通信協議進行PLC自動化控制系統的通信過程中，為達到良好的通信效果，可以對起始定界符以及結束定界符加以合理應用，并對各個字節做好奇偶校驗，這樣便可進一步提升通信數據可靠性。

5 結束語

在當今的工業自動化發展中，PLC自動化控制線系統發揮著不可或缺的作用。而作為整個系統信息數據與控制指令的傳輸媒介，通信系統的應用質量將會對整體PLC自動化控制系統的應用效果產生決定性作用。因此，在對此類系統進行應用和研究的過程中，相關企業和技術人員一定要加強其中的通信技術研究，根據系統的實際應用需求，結合實際情況，對相應的通信技術進行合理選擇與應用。通過這樣的方式，才可以滿足系統運行中的實際通信需求，促進PLC自動化控制系統在工業領域中的良好應用與發展。

參考文獻

[1] 張玉伽.通信技術在PLC自動化控制系統中的應用分析[J].現代工業經濟和信息化，2021（6）：113-114.

[2] 高專科.對基于PLC自動化控制系統的通信技術分析[J].中國新技術新產品，2021（1）：4-6.

[3] 王兆遠.淺議PROFIBUS通信技術在PLC冶金自動化控制系統中的應用[J].電子測試，2020（9）：90-91.