基于PLC自动化控制系统的通信技术探究

张彬 朱丽丽

摘要：基于PLC的基础自动化控制系统主要由PLC（可编程序控制器）、过程检测仪表、HMI（人机接口设备）等组成，是直接面向生产过程设备控制的基础自动化系统。PLC自动化控制系统的主要任务是：状态检测、数据采集、数值给定、控制运行、故障诊断和人机接口，其最大的优点是能够在不改变电气系统硬件的情况下按生产过程需要对PLC进行具体编程实现不同控制逻辑的自动化生产运行，减少了在生产过程中对电气系统的人工操作。基于其显著优势，PLC自动化控制系统在现代工业生产过程中得到了的广泛的应用。而一个实用、稳定的PLC自动化控制系统应是综合考虑设计的，个人总结有如下几点想法。

关键词：自动化;PLC;电磁干扰

引言

基于PLC的自动化控制生产线，主要包括自动送料、物料加工、产品装配、定向输送、快速分拣五道工序。这些工序之间有着密切的逻辑关系，为保证前后两道工序紧密衔接，必须提高PLC的响应速率和控制水平。而通信系统通过影响信号传递速度，进而直接决定了PLC接收信号的时效。因此，要想提高工业自动化控制水平，必须要对PLC自动化控制系统的通信技术上进行创新、优化。

1PLC自动化控制系统

PLC自动控制系统是目前控制系统中最为重要的组成部分，它的运行质量决定着企业整个生产系统的运行质量，对于企业整体的运行有着至关重要的作用，如果在PLC自动控股系统的运行过程中出现问题，就会导致整个生产系统无法正常运转，从而导致企业相关系统陷入瘫痪。PLC自动控制系统的运行程序需要专业的技术人员进行编程，同时要对整个系统进行详细的检查，并且要根据企业的实际需要，对PLC自动控制系统中的数据进行调整。通信技术在PLC自动化技术中的应用可以进行人为的选择，其中目前使用比较多的是西门子57--200系列，该技术是在实际的应用工程中已经充分的展现了其特有的优势，它的中央处理器可以满足系统当中不同接口的需求，同时也支持现场总线的技术要求。

2基于PLC自动化控制系统的通信技术探究

2.1PPI通信技术

PPI通信技术是西门子S7-200系列PLC中最基础的通信方式，其实现通信依靠的是PORT0或PORT1端口。这里的PPI是指主站-从站协议。由于主、从站存在于同一令牌环网中，因此，主站通过接收令牌来获得向其他从站发指令的权限，从而形成1个PPI网络。在该协议下，主站是请求与指令的发出者，从站则是相应者。以PPI为基础构建的主站网络最多可以支持32个主站，所有主站都通过PPI协议所管理的连接来进行与从站的通信。在同一网络中，主站如果没有接收令牌，则与从站一样，也可以对其他主站进行响应。其中主站设备主要包括自带系统的编程设备、触摸面板以及文本现实等HMI设备。从站设备则主要有CPU和扩展机架等。对S7-200来说，其从站由于包括CPU，因此，在用户程序为PPI主站模式的情况下，其从站也可以充当主站，进而获取读取或写入其他CPU数据的权限。此外，在PPI通信技术中还有1种更高级的PPI协议，即在网络设备间建立逻辑连接的协议。但该协议所支持的设备是十分有限的。在S7-200CPU中，仅有EM277模块可以支持该协议。PPI的传输速率一般在1.2kbps～115.2kpbs。PPI在网络组态的构建上主要以PROFIBUS标准为基础，以总线型拓扑为基本结构形式。实践中，企业可以根据需求建设不同的PPI网络，例如单主站PPI网络、多主站PPI网络以及复杂PPI网络等。

2.2合时合理系统化地选择PLC

基础自动化控制系统中的PLC技术成熟，产品品牌种类繁多，市面上推广做的较好的有AB、施耐德、西门子、欧母龙等等这些国外品牌。通过市场和技术实践，同档次的PLC技术性能基本相当，个人认为品牌并不重要，设计时更为关键的是合时、合理、系统化地选择推荐可编程控制器。合时：随着计算机技术的飞速发展，PLC产品也在更新換代，有的产品正逐渐退出市场，由于这种信息表现的不是很明显，所以设计人员不能第一时间掌握，例如AB的SLC500系列、施耐德的Premium系列已经退出市场，因此设计人员应根据当下市场现行的产品进行推荐选择，提高设计的时效性。合理：PLC有大型、中型、小型三个档次的选择，每个档次所能配置的模块数量不同、内存容量不同、程序运行响应时间不同。一般来说，大型PLC在这些方面都占有很大的优势，但大型PLC造价也相对要高很多。如果不是一个连续协调性非常强的大系统，建议将大型系统分解成多个中型和小型的PLC子站通过通讯协调来完成，在节约成本的同时也可以分散控制系统的风险，布线也相对简单明了。系统化：有很多的项目需要分阶段设计和实施，为有助于减少备品备件的种类和数量，降低操作人员和管理人员的强度和难度，建议前期设计时不考虑即将换代的产品，后期工程设计应根据前期自动化系统选择推荐同品牌同系列产品。现在各个厂家对这种前后期工程也有相对应的解决方案，如果后期工程设计时，前期工程的PLC已经退市了，设计人员应主动和前期工程PLC产厂联系，合时合理配置PLC。

2.3PROFIBUS通信协议

PROFIBUS通信协议的研究需要从物理、网络连接以及数据链路层等方面进行分析。其中PROFIBUS的物理层主要采用RS-485物理连接的方式进行连接，例如DP与FMS都采用该种连接方式。同时RS-485又采用平衡差分传输的方式。同时PROFIBUS中RS-485总线段结构中利用有屏蔽层的双绞电缆来传输相同大小但方向相反的信号，该方式可以有效降低环境噪声对信号的影响。基于该物理连接所构建出的拓扑结构，其单一网段最大可接入32台设备，且网段距离最高可达1200m。同时其传输速率可以在9.6Kb/s～12Mb/s进行自由选择。PROFIBUS数据链路层以OSI参考模型为基础，对总线存取控制、数据安全、传输协议以及报文处理等进行规定，进而建立、维持及拆除链路连接，最终保证传输的准确性。

结语

PLC在工业自动化控制方面有着广泛运用，但是由于工业生产现场环境复杂，加上对系统运行的时效性、协调性等均有较高要求，这就需要对通信技术进行改良和创新。从实践来看，基于Profibus通信技术的PLC自动化控制系统，显著提高了通信效率，解决了指令丢失、响应延迟的问题，对进一步提高PLC自动化控制系统的实用效果有良好作用。

参考文献

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