通信技术在PLC自动化控制系统中的应用分析

张龙　赵薇

摘   要：随着自动化技术的不断发展，当前进行设备层数控制，现场设备从通信自动化控制等一系列通信技术，应用PLC技术在工业领域中发挥了重要的作用。经过不断的创新和发展，在现场总线布置上，明显提升了信息通信质量，同时也将工业产品的生产技术水平不断提升。本文围绕PLC现场总线控制技术展开分析，对通信技术在PLC自动化控制系统中的应用进行分析，提出运用智能化自动化技术为自动化工业发展将起到更好的推动作用。PLC控制系统在工业领域中运用了集成电路制造技术和微处理技术，采用工业自动化控制的方式，实现了产品的连续增长。

关键词：通信技术  PLC自动化控制  系统应用

中图分类号：TP273                                 文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）06（b）-0001-02

随着计算机通信技术的日益成熟，工业企业在自动化技术上从集中式控制向多级分布式控制方向发展，联网功能逐步扩大，远程通信得以实现。适应PLC网络化技术需求，采用专用通信模块和可编程控制器进行了相应的设计和运行，将可编程控制软件等以数据状态送入计算机，实现对各个系统的状态监测，从而实现计算机对可编程控制器的直接控制。

1  通信与网络技术概述

随着第一代计算机网络远程联机系统的运行，把计算机网络定义为以传输信息为目的连接起来的资源共享系统已经形成网络雏形。

通过工业自动化的不斷发展，当前已经进入了计算机网络局域网技术成熟阶段，运用多媒体网络智能网络，形成了庞大的计算机系统。在可编程控制器技术发展的过程中，形成了以继电器控制和计算机控制通信技术为一体的新型工业控制系统。在其中可编程存储器用于执行逻辑运算，通过数字和模拟输入输出，实现机械生产的可编程控制。将工业控制系统形成一个整体，遵循计算机运行原则，将通信技术融合在控制系统内，根据系统实际需要进行配置[1]。

2  PLC基本结构以及通信技术在其中的应用

（1）通讯网络技术在PLC中的通信方式包含了窗口通信、以太网通信等。例如ppi通信协议，通过来自自身的端口，实现默认的通信方式，采用主从站到主，从协议通信，在主站中进行程序的编写，串口通信则需要发送指令，通过选择自由口通信模式进行程序的运行，由变频器等设备发送信息，通过发送和接收指令实现对通信口的操作。

MPI通信是一种简单的通信方式，中继器占用节点，通过扩展通信距离，实现较高通信速率。通信与网络系统采用并行通信和串行通信的方式，对应的数据线传送给接收设备，在设备之间进行传送。计算机内的总线结构实现了传输速度快，处理简单的运行模式。在接收端，通过通信线传输，实现串行数据通信的使用。

（2）异步传输和同步传输。异步传输是在传输过程中，通过字符代码的传输，实现了数据的发送端连续发送停止码，接收端接收到从0到1的信号，实现对定时机构的启动，在定时机构复位过程中，接收下一个字符代码之后，不断进行时钟脉冲的传输。异步通信设备开销较低，效率较高，同步传输在利用时钟的同步发送和接收上能够减少误差的产生。由于数据信号往往是采用二进制码进行编排的，数据传输的代码结构包含了矩阵，在全同步的接触端，能够正确识别字句，确定数据块的开始和结束，采用同步戒浮控制的方式，在传输方案上面像字符进行传输，基带传输和频带传输，是由计算机终端等数字设备把数字信号频率进行传输，在信道中直接传输基站信号，保证信道容量不会发生变化。在局域网中使用基带传输技术，便于在模拟信道中进行较高频率范围的传输[2]。

3  网络通信技术在工业自动化PLC系统的应用

目前随着计算机网络通信技术的不断发展，联网功能不断扩大，PLC控制系统实现了网络连接远程通信。例如在小型可编程控制器上设置有通信接口，在大型可编程控制机上也是有专用的通信模块，通过通信接口和模块，可以实现各种控制信息的传输，经过分析和处理后转化为可编程控制模式的软元件数据。在软元件的数据和状态上，采集数据后，经过状态分析，得到了可编程控制器的初始值和设定值[3]。

例如在工厂自动化系统上，由上层负责生产管理，下层负责现场监测和控制，而中间层则复制生产过程的优化和监测。对自动化系统的建模进行研究之后，建立了NBS模型内涵各个层次内涵，PLC网络系统，要求通信范围较广，在上层传送生产管理信息，不同层实现不同功能。每次传输的信息量较大，由底层进行过程数据和控制命令的传输，各层对通信的要求较高，采用单极子网配置通信协议，也可采用多级通信子网配制复合型拓扑结构。

在西门子PLC网络运行过程中采用三级总线复合型结构，最底层为AO链路负责现场通信。而在中间一层设置现场总线，和主从式多点链路，实现现场控制通信监控。通过工业以太网负责生产管理信息的传送，在下层中配置以太网协议，由上层向用户提供TF接口，实现ap协议和ms协议的沟通。PLC网络各级子网通信协议配置，通常采用三级或四级子网，以适应不同的通信要求，满足复合型拓扑结构的运行规律。在PLC网络高层次网中配置的通用协议包含了局域网互联，实现了低层次网向中层子网传输的目标在系统中采用平衡驱动，拆分接收电路，消除信号地陷，减少地平线带来的共模干扰，两极传输线上在两端进行驱动器的输入信号，表示反向外部输入干扰信号，能够拥有足够的抗共模干扰能力。从干扰信号中识别驱动器，采用外部干扰影响的模式，设置最大输出功率，再平衡差分信号线上分别采用通信的模式，进行通信接口和双碱性双绞线的串行通信网络的设置，PLC互联结构模式通信实现点对点结构的连接。

一种是多点结构，将多点PLC共同连接在同一条串行总线上，采用主从式模式，对PLC主从站进行周期轮巡，采用通信管理的方式，计算机上的接口，运用转换器实现通信接口的连接，连接媒质可以是电缆现货双绞线，采用PC电缆，在不增加硬件的情况下，将PLC和PC加以连接，实现多点连接。

在这种通信模式下，通信端口由用户程序控制，通信协议也由用户设定。PLC之间采用主从的关系，通过对特殊标志位进行通信控制，设置通信波特率，这些设定与计算机的设定保持一致，将指定存储区内的数据进行字节传送，保证每个数据能够在指定端口传送出去，从指定的端口进行数据的读取，将数据存放在数据存储期区内，最后一个字节接收完毕之后，通过字符进行接收数据的控制，每接收一个字节的数据都会产生一个中断，数据在相应的中断程序中，对接收的数据进行处理。上述通信方式中由数据传输利用硬件进行信号的检测，当发生冲突的时候，判断硬件是否出现了误码，导致了PLC控制程序不能正常运行，运用软件进行握手，以保证通信可靠性。

4  结语

当前在自动化系统中实现在线组网控制要求，以PLC通信技术作为网络控制系统的通信技术，实现了工业自动化控制系统的创新和开发。所设计的控制系统组网容易、成本较低、通信可靠，而且能够实现在线监控，大大提高了工业自动化控制技术的自动化水平。

参考文献

[1] 张娴.PLC自动化控制系统优化设计探讨[J].科学与信息化，2018（34）：40.

[2] 许莹莹，张剑.基于PLC的电气自动化模块化控制水处理系统探讨[J].化工管理，2019（1）：112.

[3] 王燃.PLC自动化控制系统下的通信技术应用研究[J].环球市场，2019（4）：396.