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PLC及网络技术在工业控制中的应用

--_计算机网络论文

供稿:磐仪科技股份有限公司 2011/7/26 13:21:00

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  • 关键词: 工业控制 编程 PLC
  • 摘要:伴随时代发展,进入21 世纪崭新工业控制领域,PLC 仍然能够引导自动化行业的发展,主要是由于在最初其采用计算机的设计思想和适应各种现场应用,随着电子事业的飞速发展,PLC 已经可以在各个领域去适应不同的客户要求。这就是PLC 的生命力,具有一个非常灵活的大脑,和可以随时变化和更新的身体部件。

现代钢铁生产中,传统的手动操作已远远不能获得好的控制品质。目前,在电气控制领域,国内外普遍采用PLC。特别是最近几年的冶金行业中,PLC 以其在工业恶劣环境下仍能高可靠性工作,及抗干扰能力强的特点而获得更为广泛的使用。PLC 将电气、仪表、控制这三电集于一体,可以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统,以适应各种工业控制的需要。
由于PLC 是专为工业控制而设计的,其结构紧密、坚固、体积小巧,是实现机电一体化的理想控制设备。随着微电子技术的快速发展,PLC 的制造成本不断下降,而其功能却大大增强。在先进工业国家中PLC 已成为工业控制的标准设备,应用几乎覆盖了所有工业企业,日益跃居现代工业自动化三大支柱(PLC,ROBOT,CAD/CAM)的主导地位。
可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备都应该按照易于与控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。
一、PLC 具有以下显著特点
1.极高的可靠性 由于工业生产的环境条件远比通用计算机所处的环境差,因此要求 PLC 具有很强的抗干扰能力,并且应能在比较恶劣的运行环境中(如高温、过电压、强电磁干扰和高湿度等)长期可靠地运行。
2.使用方便 (1)操作方便:对PLC 的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作。大多数PLC 采用编程器进行程序输入和更改的操作。更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号继电器编号或接点号进行搜索或顺序寻找,然后进行更改。 (2)编程方便:PLC 有梯形图、布尔助记符、功能表图多种程序控制设计语言可供使用。 (3)维修方便:当系统发生故障时,通过硬件和软件的自诊断,维修人员可根据有关故障信号灯的指示和故障代码的显示,或通过编程器和CRT 屏幕的显示,很快地找到故障所在的部位,为迅速排除故障和修复节省了时间。
3.灵活性高 PLC 的灵活性表现在下列三方面。 (1)编程的灵活性:PLC 采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功 能模块图等,只要掌握其中一种语言就可进行编程。 (2)扩展的灵活性:PLC 根据应用的规模的不断扩展,它不仅可以通过增加输入、输出卡件增加点数,通过扩展单元来扩大容量和功能,也可通过多台PLC 的通信来扩大容量和功能。 (3)操作的灵活性:操作的灵活性指设计的工作量大大减少,编程的工作量和安装施工的工作量大大减少,操作十分灵活方便,监视和控制变得容易。
4.机电一体化 PLC 是专门为工业过程控制而设计的控制设备,它的体积大大减小,功能不断完善,抗干扰性能增强,机械和电气部件被有机地结合在一个设备内,把仪表电子和计算机的功能综合在一起。
网络技术在现代控制系统中的应用越来越普遍,所谓控制网络一般指以控制“事务对象”为特征的计算机网络系统,它主要面向企业或某个系统的底层。控制网络来源于计算机网络技术,与一般的计算机网络有许多共同点,但又有不同和独特之处,主要表现在以下几个方面:
(1)控制网络中数据传输的及时性和系统响应的实时性是其基本要求;
(2)控制网络强调在恶劣环境下数据传输的完整性和可靠性;
(3)通讯方式多采用广播或组播方式;
(4)控制网络必须解决多家产品和系统在同一网络中相互兼容及互操作性问题。
现场总线是近几年来备受关注并得到迅速发展的控制网络新技术。它以具备数字计算与数字通讯能力的现场设备作为网络节点,以总线作为节点实现数字通信的联系纽带,构成开放式、数字化的控制网络,因而又被誉为自动化领域的通讯与网络技术。建设以现场总线控制网路为基础的实现企业管理、经营、控制一体化的信息系统,是许多现代企业正努力实现的目标。
通过企业网络将管理、经营、控制协调为一个整体,实现产品开发、生产加工、原料供应与产品储运、市场信息、企业管理、决策过程等的一体化解决方案。就现场总线系统而言由于各种现场总线采用的通讯协议和介质不同,不同标准的总线设备之间的互连和互操作存在许多障碍。
控制系统第一层通讯网络操作室主机与PLC 之间采用PROFIBUS 现场总线通讯协议构成现场总线工业控制网络,实现彼此的信息交换。通过网络把高炉系统的工艺参数设定值和对电气设备的操作从人机接口传送到PLC,把各个设备的状态和工艺、电气参数及故障由PLC 收集送到人机接口的CRT 显示。
PROFIBUS 是一种国际性的开放式现场中线标准,PROFIBUS 可使分散数字化控制器从现场的底层到车间级网络化。 PROFIBUS 采用RS485 传输方式,RS485 是PROFIBUS 最常用的一种传输方式。
控制系统第二层通讯网络操作室主机、调度室和值班室的工控机之间采用TCP/IP 网络通讯协议互相连接成Ether NET 网,Ether NET 网是IEEE802.3 所支持的局域网标准。按照国际标准化组织开放系统互连参考模型的7 层结构,Ether NET 网标准只定义了链路层和物理层,作为一个完整的通讯系统,它需要高层协议的支持。
APARNT 在制定了 TCP/IP 高层通讯协议并把Ether NET 网作为其数据链路和物理层的协议之后,Ether NET 网便和TCP/IP 紧密的捆绑在一起了。以后,由于国际互联网采用了Ether NET 网和TCP/IP 协议,人们甚至把超文本连接HTTP 等与TCP/IP 协议组放在一起,俗称为Ether NET 网技术。

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