浅谈工业以太网的流水线自动化控制

【摘要】传统现场总线在实际应用中的诸多不足长期困扰着工业流水线自动化控制的发展。推进工业以太网在工业自动化控制系统的应用具有很大的实际意义，文章首先分析工业以太网的特点，在此基础上设计出流水线自动控制系统的结构和控制模式，结合自动化流水线的具体功能，在计算机网络的基础上设计出工业控制系统的层次框架，促进工业以太网在工业生产自动控制系统中的应用。

【关键词】工业以太网；自动控制；工业流水线

精密制造技术日益先进，对自动化的控制提出更高要求，对于自动化控制系统的要求也就愈高。工业自动化的发展得益于网络技术的成熟，改变传统工业自动化控制方式主要采用电气控制的局面，取之以无人化自动控制。目前，现场总线技术在自动化控制领域中仍占主导。但面对生产规模的不断升级，系生产线上机电设备不断增多，伴随而来的是越来越多的实时监测和自动化控制设备，此背景下，自动化流水线的监控需求已经完全超出现场总线的操控能力，由于现场总线具有针对性，往往使得各个机电装备成为“控制孤岛”，相互独立的设备互不兼容，无法通讯，不便于设备后期的维护。随着以太网通信技术的提升，组网价格变得低廉、通信协议兼容性良好、联网技术一体化的工业以太网得到推广，成为替代现场总线的良好选择。本文研究工业生产中的自动化流水线控制系统，设计分析基于工业以太网的流水线自动化控制系统。

一、工业以太网设计

（一）工业以太网概述

在工业生产制造领域中，通过工业以太网的网络通信协议在工业以太网中实行网络传输。企业内部互联网、外部互联网以及国际互联网已应用于生产的自动化过程。工业自动化技术日益提升使得对自动化控制的要求变高，如实现监控一体化、无人化等，正是因为有了这样的高要求，使得工业以太网在自动化流水线中的应用愈加普及，最佳的方式是将工业以太网与控制相结合，几乎能够满足目前大多数工厂的自动化控制系统的功能需求。本文将工业以太网结合，研究工厂流水线自动化控制，探讨工业以太网在工厂自动化流水线控制中的应用。用户需求决定所需工业性能，工业以太网的优势在于通用兼容性，允许用户无缝升级，使得传统的现场总线能无缝升级到工业以太网控制的自动化系统。

（二）系统设计

1.拓扑结构设计

工业以太网的拓扑结构决定整个控制系统网络的稳定性及可靠性，本文具体控制对象为流水线，实际控制要求是实现流水线自动化控制。

流水线中机电设备繁多，要求具有高的可靠性和稳定性，星型或树型结构无法保证系统的可靠；在此选择环型结构，具有自动旁路传输功能，在网络上某一节点发生故障时，完全不会导致整个网络出现瘫痪，其可靠性翻倍，故选用环型拓扑。

2.系統组网设计

工业以太网的组网设计分为三层：一是信息管理层。信息管理层处于顶层，功能是汇总数据信息、集成数据信息、实现信息管理。通常需要开发人机交互软件，目的是实时监测底层数据、网络层状态，数据管理的实时性主要又赖于数据库管理。二是网络传输层。网络传输层处于中间层次，是由工业以太网络构成的物流链路的实际传输层。自动化控制系统的可靠性取决于网络传输层的性能是否可靠。实际构建网络传输层的过程中，要合理构建网络拓扑结构、合理选取中继路由节点，以确保网络传输层的可靠。三是底层数据采集层。底层数据采集层位于底层，一般为传感器、数据采集装置，采集系统的运行、状态数据并对系统进行实时监测，是控制系统的数据源和基础。合理的传感器和数据采集装置确保采集真实的数据，保证数据有效并且可靠，同时还要在工业以太网上实时传输。

二、功能模块设计

工业以太网的流水线自动化控制系统包含以下几个方面功能：一是运行参数采集与实时显示。流水线自动化控制系统需要实时监测各台机电设备的运行状态、环境参数，目的是确保流水线运作的安全、稳定、可靠。对运行参数的采集与实时显示能够为现场人员管理和调整生产工序、维护设备提供可靠依据。二是自动控制指令下达。流水线自动化控制系统应对不同的工序、工步调整机电装备的运行状态，传统方式由工人手动调整。工业以太网的出现使得系统的自动化程度极大提高，摒弃传统方式，依托自动控制系统本身实现实时调控。流水线自动化控制系统实现真正意义上无人值守。三是数据管理。不同的机电设备状态参数也不同，要求实时记录和存储生产参数，故应使流水线自动化控制系统具备数据管理的功能。四是远程调度与监控。工业以太网依托网络实现远程调度和监控，实现无人值守。实现该功能的前提是工业以太网能够和因特网实现无缝对接。将工业自动控制网络输入IP地址连接的因特网中，能够远程访问和调度该控制网络系统。

三、结语

随着工业以太网应用的普及，流水线自动化控制的可靠性、稳定性逐步提升，工业自动化控制系统的水平逐步提高。本文以工业以太网着手，结合生产现场的切实需求，探讨基于工业以太网的流水线自动化控制系统的设计，制定实现方案，有益于推动工业以太网在工业控制系统中的应用。

参考文献

[1]陈长辉.基于工业以太网的自动化控制系统设计[J].软件导刊，2015，2（06）：132～133.

[2]沙印.基于PLC控制的流水线自动控制系统设计[J].山东工业技术，2016，3（16）：45～47.

作者简介：赵城（1988.02—），男，汉族，江苏南京人，大专，研究方向：电气自动化控制。