基于PLC自动化控制系统的通信技术探究

张海韵

[摘    要]对基于PLC自动化控制系统的通信技术进行了分析，在具体分析中，从主要功能程序设计和通信技术应用方面进行了论述。以此来解决PLC自动控制系统应用中的通信问题，让通信技术在PLC自动控制系统中得以良好应用;并为此类系统在工业领域中的良好应用与发展奠定坚实基础。

[关键词]工业生产;PLC;自动化控制系统;通信技术

[中图分类号]TP273;TN91 [文献标志码]A [文章编号]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自動化控制系统的具体应用中，通信系统的好坏会对信息传递速度与质量造成直接影响，同时也会对PLC信号接收的时效性起到决定性作用。因此，在具体的PLC自动化控制系统设计与开发中，技术人员一定要对通信技术做到足够重视，通过通信技术的良好应用确保PLC自动化控制系统的应用效果。

1 项目概况

本次所研究的是某机械生产制造企业自动化生产线上的PLC自动化控制系统。在该自动化控制系统的主站中，控制器应用的PLC为西门子公司所研发的S7-315-2DP型设备;在系统从站中，控制器应用的PLC为西门子公司所研发的S7-200型设备。该系统现场总线所应用的通信方式为Profibus。文章就是对该PLC自动化控制系统中的通信技术应用进行了分析。

2 PLC及其通信需求概述

2.1 PLC概述

PLC是一种可编程形式的逻辑运算控制器。该装置及其技术在当今的工业领域中已经得到了广泛应用。具体应用中，PLC可以对各个设备进行自动化控制，包括连接主站控制、从站控制和各个系统接入点的控制等，进而达到整体工业生产的自动化控制效果。

2.2 PLC通信需求概述

在通过PLC对工业生产系统进行自动化控制的过程中，其信息的及时发送和接收是一项首要内容。基于此，在PLC自动化控制系统的具体应用中，应借助相应的网络技术实现信息的发送与接收。在此过程中，应借助相应的程序设置保障各种信息传输效果。就目前来看，在该程序的具体应用中，其构成形式主要有两种：①厂家在系统出厂后将相应的应用程序设置在其内部;②企业按照实际生产需求在系统应用中对其进行相应的程序设置。具体设置中，最重要的一项内容就是确保程序的稳定性，这样才可以达到良好的通信效果，有效确保工业生产的安全稳定进行;并进一步确保产品的良好品质，满足用户实际应用需求，为用户带来最佳的应用体验。同时，在具体的生产过程中，通过PLC的应用，也可以让用户按照其实际的需求对相应的程序进行调整和控制，让实际生产需求以及生产条件的变化得到及时有效的应对，以此适应生产厂家的实际生产与应用需求，确保工业生产的灵活性。

3 PLC自动化控制系统的主要程序功能设计分析

3.1 主程序功能设计

PLC自动化控制系统的主程序为OBI搬运站在该系统开启后，其主程序会率先启动，并在一次程序完成后继续进行下一次程序的循环，一直到接收到终止命令为止。在主程序的执行过程中，PLC将发送全局数据，这些数据会借助BOI一侧朝着各个搬运子程序、急停程序以及加工站程序等传递。在此过程中，主程序也会借助时间监视器监测大扫描所用的时间，并向PLC实时传递监测数据。本次设计中，将系统的最大扫描时间设置为200 ms，如果实际扫描中所用时间超过了这个限值，则表明该系统的响应速度变慢，需重新对其进行校正处理[1]。

3.2 启动中断程序功能设计

该PLC自动化控制系统中设置了暖启动、热启动、冷启动3种启动模式。在系统通电之后，模式选择器将会按照预设的指令在以上3种模式中自动选择一种来完成启动。在程序执行期间，如果出现了时间错误，程序便会自动中断，在做好时间校准之后才会继续返回上级程序，并对启动模式重新进行选择，最后再一次恢复正常运行。

3.3 功能程序设计

根据该企业的实际生产需求，本次设计的主要功能程序包括送料站、加工站、装配站以及落料站等。在对这些程序进行编写的过程中，为实现编程人员操作的便利性，应用了西门子公司所提供的面向该公司的PLC用户编程操作指令库。具体应用中，用户可直接对相关指令进行调用，以此来实现编程操作的进一步简化。例如：IN代表输入参数指令;OUT代表输出参数指令;STAT代表静态参数指令。

4 通信技术在PLC自动化控制系统中的应用

在PLC自动化控制系统中，因为西门子公司所研发的S7系列PLC设备可以对多种通信模式提供支持，包括现场总线（profibus）、多点接口（MPI）以及点对点接口（PPI）等;所以在本次系统设计中，主要应用到了点对点接口通信协议以及现场总线通信技术。

4.1 点对点接口通信协议的应用

在S7系列的PLC中，点对点通信协议最为常用，其信息的收发可直接借助PLC中原有的通信端口来实现。就本质而言，点对点协议为主从协议形式，可以对一级主站和二级主站提供支持，使其和各个从站之间进行信息传递。在系统运行的过程中，系统主程序首先会对网络占用情况进行判断，如果网络处于畅通状态，主程序就会立即进行点对点通信网络的建立，并将这个网络自主站作为基础，将相应的请求指令发送到从站[2]。在从站响应之后，便会将点对点通信网络作为依托来实现主站和从站之间的通信。在本次所应用的PLC中，虽然仅提供了PORT0和PORT1这两个通信端口，但是以点对点通信网络作为基础的主站从站通信网络最多可以建立32个，可充分满足该自动化控制系统应用过程中的实际通信需求。

同时，该PLC中的高级点对点通信协议也可以为各个独立网络设备之间的联系建立提供支持，但每一台设备能够连接的设备数量比较有限。表1是该系统PLC中各个模块对于设备连接数量的支持情况。

4.2 现场总线通信技术的应用

现场总线通信系统具有开放式特征，它在当今的楼宇自动化以及工业自动化控制领域中都得到了广泛应用。相比较点对点通信技术而言，该技术的主要优点是可以在更加复杂的通信任务中具有良好的适应性，且能够将复杂网络架构中的信息堵塞问题加以有效解决，以此实现整体PLC自动化控制系统通信能力的显著提升。因此，在该系统的设计与开发中，将现场总线通信技术用作备用通信模式。图1是该系统中的现场总线通信协议结构示意图。

由圖1可知，现场总线通信协议中有5个主要层次，其中人机交互界面属于顶层，借助于这一层次，用户可进行相关控制指令的手动输入，可进行各种运行数据的调用，进而实现生产系统运行情况与生产进度的实时掌握[3]。应用层主要按基本功能以及扩展功能进行划分，并进行了用户DP接口的提供。3～6层的概念并未定义，具体应用中，用户可根据实际的生产需求进行自主定义，同时也可以用来进行后续的功能扩展。数据链路层中的主要组成部分是现场总线中的所有数据链路，同时也为系统进行了IEC接口提供，借助于IEC接口，可以让现场总线与各个从站中的设备之间建立起良好的通信连接。物理层的主要组成部分是RS-485型光纤，其主要的光纤参数如表2所示。

在通过现场总线通信协议进行PLC自动化控制系统的通信过程中，为达到良好的通信效果，可以对起始定界符以及结束定界符加以合理应用，并对各个字节做好奇偶校验，这样便可进一步提升通信数据可靠性。

5 结束语

在当今的工业自动化发展中，PLC自动化控制线系统发挥着不可或缺的作用。而作为整个系统信息数据与控制指令的传输媒介，通信系统的应用质量将会对整体PLC自动化控制系统的应用效果产生决定性作用。因此，在对此类系统进行应用和研究的过程中，相关企业和技术人员一定要加强其中的通信技术研究，根据系统的实际应用需求，结合实际情况，对相应的通信技术进行合理选择与应用。通过这样的方式，才可以满足系统运行中的实际通信需求，促进PLC自动化控制系统在工业领域中的良好应用与发展。

参考文献

[1] 张玉伽.通信技术在PLC自动化控制系统中的应用分析[J].现代工业经济和信息化，2021（6）：113-114.

[2] 高专科.对基于PLC自动化控制系统的通信技术分析[J].中国新技术新产品，2021（1）：4-6.

[3] 王兆远.浅议PROFIBUS通信技术在PLC冶金自动化控制系统中的应用[J].电子测试，2020（9）：90-91.