PLC控制网络的组建与监控

韩津

摘要：PLC是ProgrammableLogicControlle的简称，意指可编程的逻辑控制器，多用于工业自动化技术中，当前针对PLC的技术与应用研究，主要是集中于实3EPLC对网络的控制，以优化网络性能，实现对机械设备与工业生产的自动化、高效化与信息化控制。PLC控制网络的组建与监控，面向当下的以太网、ControllerLink网和CompoBus/D网等，组建立完善的网络控制体系，并实现在线监控与全程监控，做好信息采集、整合与运输的控制，以提升PLC网络性能，为工业自动化发展奠定基础。

关键词：PLC;控制网络;组建与监控

中图分类号：TP3 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）01-0015-02

PLC是在自动化网络控制与组建中占据重要地位，很多企业为了实现生产的全自动化，致力于实现PLC网络组建与监控，从而监控整个信息采集过程，深入掌握PLC网络的特点与性能，并实现PLC网络的运行。随着控制系统的快速发展，工业发展过程中为满足工业生产的预算和数据储存需求，PLC逐步被应用到工业自动化领域中，PLC网络也展现出了与其他局域网不同的性能优势与特点，为控制系统的发展奠定了基础。鉴于此，在新时代背景下，PLC要跟随控制系统的大规模与网络化发展，实现对网络的控制与信息采集监控，实现PLC控制网络与上层监控、管理的整合，持续性提升工业的自动化程度。

1PLC控制网络的发展价值与趋势

1.1PLC控制网络的发展价值

PLC控制网络在工业中的应用，多数以子系统的形式连入大型系统中，并与PLC网络连接，实现PLC控制网络在高层子网配置中的多样化、标准化以及通用化发展，切实提升自动化控制程度。PLC控制网络与DCS系统一样，都以标准化与互连化为目标，促进工业走向高配置、高自动化、信息化的发展道路。因此，PLC控制网络要在高层内完成与网络的互联、标准化组建。PLC、机器人、CAD/CAM是工业自动化的三大支柱，控制领域内PLC控制网络的组建与监控，能推动控制系统的大规模、网络化发展，且将网络与控制系统对接，能将最底层的生产现场信号采集、信号转换以及数据处理、通信等与上层监控、管理结合起来，也能将PLC作为子网与其他类型系统连接，展现其较强的灵活性，便于企业更好地关注生产实际情况。现如今，PLC控制网络，正面向三种具体网络——以太网、ControllerLink网、CompoBus/D网等展开分析，以高性价比、高运输速度作为组建目标，构建起完善的PLC控制网络系统，为工业局域网提供新的联盟，实现工业网络、信息、控制的全面革新。

1.2 PLC控制网络的发展趋势

PLC控制网络正在高层子网实现优化配置，保证网络配置通用化、标准化发展，抑或构建统一的网络连接模式，实现PLC控制网络与其他网络的无缝对接。例如，PLC的TDC3000集散系统在最高层中的LCN子网主要是以IEEE802.4协议为主，进行在线网络连接，而1/AS集散系统则是将宽带局网作为最高层，采用的协议是全MAP兼容协议，CENTUM-XL集散系统则是以将sV NET子网作为最高层，其配置以MAP规约或是Ethernet协议。所以，从整体发展趋势来看，PLC控制网络致力于实现高层配置通用化与标准化，保证能与工业局域网的高层互连，达到网络互动，多层网络运转控制的目标。高层配置的通用化趋势，意味着PLC控制网络能更快地适应网络发展，切实在工业局域网领域中构建完善的标准与协议。

2PLC控制网络的类型与通信机制

PLC控制网络当前还处于起步建设阶段，通信机制虽然相对健全，但是缺乏完整的结构框架等，各方面的发展并不统一。首先，在协议发展方面，PLC控制网络的协议多样化势态尤为明显，除却专利通信协议以外，其他层的子网专利协议都比较个性化，各个公司都是采用自己的专利协议。问题就在于这些专利协议，都是应用在PLC控制网络的最底层或是较低层，与最高层的标准协议不同，对实时性的要求更高，无法采用ISOX层模型，只能通过物理层、数据链路层以及应用层的塌缩结构。物理层、数据链路层的协议差别不大，但是应用层的协议千变万化，很容易出现响应种类、含义或是代码不一致，很有可能还会出现信箱结构不同等情况，不同控制系统之间无法通用。则就意味着，配置了不同协议的PLC控制网络之间的通信响应缓慢，通信过程更加复杂，不利于各大企业或是环节之间沟通。

其次，PLC控制网络系统框架更为复杂。PLC网络通信框架，由于协议的影响，只能选择塌缩结构的三层模型，将不同层次的网络分开，在设计PLC系统时也要更加关注这些，尽量选择同厂商同系列的PLC产品搭建PLC控制网络系统，再通过高层与CIMS或大型DCS连接。此外，在监控过程中也需要与网络模型一样，构建起多层次的监控体系，既要实现不同设备的兼容，也要搭建起完善的控制系统，确保PLC運行机制的健全性与稳定性。建造系统的同时，还要清楚了解系统会涉及哪些专利通信协议，基于工业实际伸长要求，建立完整的通信程序，明确专利协议中命令、相应及帧格式等，配置相同锡类的专利协议，通过个人计算机作为上位机，然后用数台PLC作为下位机构，组成网络体系便于实践操作。

3PLC控制网络通讯接口连接模式

PLC控制网络的组建，离不开这几种连接方式的应用，为发挥PLC控制网络的具体应用价值，切实优化生产流程，监控生产质量以及产品位置等，应将PLC控制系统一分为二，一部分作为库存管理系统，另一部分则是作为自动控制系统，两个系统相互辅助，就能为整个生产流程进行全面监控与监督，在编程传感器与执行器的支持下实现生产过程的自动化管理和产品进出的全面监控，掌握产品的出入库实践、品质类型等，便于提升生产效率以及自动化工作质量。第一，同种类型的网络连接形式，应采用PG/PC通讯卡，且在通讯卡的具体应用中需要合理划分功能，从而发挥不同层次的应用价值。这种通讯卡的形式很多样，对于同种类型的网络连接需求而言，应按照实践应用环境改变通讯连接方式，以此便于不同层次和协议之间相互对接。第二，PLC固定模块，这种米快属于智能化模块的一种，能够将PLC与专用网络连接起来，且能降低自动化控制体系对CPU的负面影响，且可以提升PLC系统的整体性能。因此，在专用网络连接中的应用价值更高。第三，集成编程结构也被广泛地应用在PLC控制网络通讯结构中，但局限于MPI与PPL的网络通讯中，作为借口的形式，实现PLC控制网络与另外两大网络体系的对接，虽然应用局限性较大，但连接的价值效益很大。第四，集成通讯接口则是被广泛地应用于控制网络中，能够与多种不同结构、不同网络形式对接，具有较强的连接效果，在实际生产中的应用价值更高。

4PLC可编程程序控制器系统结构的配置

想要实现整个过程的监控与信息采集管理等，就要合理配置系统软件及硬件，按照PLC系统配置的整体性、可靠性以及继承性等各种原则，选择合适的材料与设备，为PLC控制网络提供完善的配置基础，满足用户储存数据信息以及程序运行的硬件环境要求。完整性，要求系统具有完善的硬件与软件配置，上到运行程序，下到硬件结构等，都应该与PLC整个网络体系相对，将PLC控制网络与设备对应，从而调整系统的模式，便于进行系统的有效切换。

经济性，则是要从实际生产过程的成本和效益入手，基于系统各硬件和软件配置情况，评估PLC产品的自身质量和产品的服务效果，采用性价比最高的软硬件，并从系统配置的本身经济条件选取合适的产品。继承眭，是要从配合以及软件等角度，看技术是否能应用到整个系统中。例如，在PLC净好控制系统配置选取中，具有模板式以及箱体式两种格式，模板式包含了CPU、内存以及电源，而箱体式则是对I/O点数和机架等进行配置，想要进行特殊配置，则是从特殊单元进行配置，两种模式的软硬件配置，主要是从控制系统的运行速度人手、内存大小以及应用方向入手，确定各大模板是分工还是合并，达到自动化控制与检测的要求。

因此，PLC可编程程序控制器系统的配置，要选择合适的配置设备，有些会选择高速计数器单元用于处理大型高速信号计算，这种单元能自主配置CPU，还能实现计数器的独立运行，利用总线还能与PLC连接;有些则是会选择温度检测单元，实现模拟量的计算与监控，不直接进行热电阻信号读取，而是将温度值的BCD码直接显示出来，还能反应发现阻值的问题，并通过接线解决各项问题。温度检测单元的多种类型，能满足实际数据计算与温度传感的各项要求，实现数据的输入与传输。

5PLC控制网络的组建与监控实现

PLC控制网络的组建，完善结构与配置后，就应该设置三大网络，实现以太网、Controller Link网以及CompoBus/D网的设置，实现PLC控制网络的实践运行。以太网的设置，主要是进行IP地址、单元号以及子网模和节点号设置，主要过程如下图1所示。先设置节点号、单元号以及TP地址，然后配置好以太网网络，并通过串口方式连接上位机，将PLC改成编程模式，最后则是通过CX-Programmer构建完整的、自动登记I/0表，搭建CPU总线单元，其中包含了子网模以及地址转换方法和FINS UDP端口号等，子网模的设置可以改成统一的255.255.255.0，地址则是设置为自动转换，FINS UDP端口号则是设置成9600。

Controller Link网的设置过程类似于以太网，但在完成设置后，则要将CSlG和CSlH分配给不同的CLK内存单元，并将CPU的总线单元设定为C101525～C101549;DM区：D30100～D30199。CompoBus/D网的设置应在特殊I/O单元、CQMlH从单元，再将节点号设置为#2，波特率固定在250Kbps左右。为了更直观地从上位机上监控各PLC的运行状况、控制对象的状态，可以利用CX-NET软件中的DDE管理器工具结合北京亚控公司的组态王，通过DDE方式与OM—RON编程软件CX-Server中的DDE管理器动态交换数据，从而可实现对各PLC的监控。

由于各个公司的专利协议不同，为了实现全程监控，一般都是将最底层的子网设定为主从式，处于较低层的子网则是采用令牌总线式的模式，在PLC网络的中间层进行各站点的分布，实现各站点平等运行，具体情况如下图2所示。此外，还要按照主线分配方式，将使用权分配到各个站点上，并将DDE管理器打造成服务端，在驱动程序的协助下采集数据，交换数据，完成设备与点的配置。

6結束语

综上所述，为构建完善的PLC控制网络系统，要针对塌缩结构的三层模型，为物理层、数据链模型以及应用层，选择合适通讯连接方式，将不同层次串联起来，应用合适的网络连接形式，实现PLC的实践应用与全程监控。