PLC自动化控制系统论文

2022-04-26

摘要:时代在不断进步,科技在不断发展,现在已近国有越来越多的先进科学技术进入了人们的生活当中,目前人们的生活、学习、以及工作的模式都已经发生的巨大的改变。和以往不同,现在人们出行的方式已经发生了本质性的改变,越来越多的交通工具出现在人们的生活当中,方便人们的出行,让出行变的更便捷、更节省时间。下面是小编精心推荐的《PLC自动化控制系统论文(精选3篇)》,仅供参考,大家一起来看看吧。

PLC自动化控制系统论文 篇1:

基于PLC自动化控制系统的通信技术探究

[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

Research on Communication Technology Based on PLC Automation Control System

Zhang Hai-yun

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.

作者:张海韵

PLC自动化控制系统论文 篇2:

地铁环控系统中PLC自动化控制系统的优化设计

摘要:时代在不断进步,科技在不断发展,现在已近国有越来越多的先进科学技术进入了人们的生活当中,目前人们的生活、学习、以及工作的模式都已经发生的巨大的改变。和以往不同,现在人们出行的方式已经发生了本质性的改变,越来越多的交通工具出现在人们的生活当中,方便人们的出行,让出行变的更便捷、更节省时间。在我国城市交通发展的过程中,轨道交通书写了重要的篇章,而且现在的轨道交通已经成为了城市交通发展中的主流趋势,在接下来的城市交通发展的过程中,中心基本上就在轨道交通的发展上。

关键词:地铁;环控系统;PLC自动化控制系统;设计优化

轨道交通的发展极大程度的環节了城市的交通压力,而且轨道交通基本上都是建在城市的地下,不仅不会和地面的交通发生交集,而且地下的空间更大,在运行的过程中基本上不会产生堵塞。但是随着时间的不断推移。现在的城市轨道交通也遇到了很多的问题,在实际的运行过程中由于轨道交通的车站空间较大、人流量较大、与外界的联通口较少。所以说如何为工作人员和乘客人员创造一个舒适的轨道交通环境,成为了目前需要被迫切解决的问题。经过工作技术人员的不断探究发现,PLC自动化控制系统可以很好的解决这样的问题,PLC自动化控制系统不仅可以帮助工作人员提升工作的效率,同时还可以帮助解决车站拥堵的问题,根据实际的情况对车站内的人流量进行控制,保障了乘客的乘车安全和舒适感。

1 轨道交通中的环控系统

1.1 环控系统的具体作用

环控系统是轨道交通中非常重要的运行系统,不仅仅是整个轨道交通运行的保障,更是工作人员在制定工作时的重要依据。在实际的情况中,所谓的环控系统是指工作技术人员通过相关的先进手段对轨道交通中的区间、沿线车站、工作工环境、工作设备、空气环境、以及乘客流量进行控制的中心系统。通过这个系统,工作人员可以对轨道交通车站内的人流量、以及空气质量状况进行及时的调节,对运行过程中设备数据以及区间状况进行记录,保障设备的正常运行,让整个轨道交通运行顺利。

1.2 环控系统的组成部分

在实际的情况中环控系统对整个轨道交通的正常运行发挥了重要作用,所以说工作人员在环控系统上面投入了大量的精力进行研究。在实际的运行过程中环控系统的组成部分非常复杂,工作技术人员通过按照具体的功能进行区分,可以将环控系统分成隧道通风系统和车站空调通风系统两个大的组成部分。隧道通风系统又分为:车站区间排热系统、区间隧道通风系统。车站空调通风系统则又分成了制冷空调循环水系统、公共区域制冷空调通风系统、附属用房以及工作设备的空调通风系统。

1.3 轨道交通中环控系统的应用

在轨道交通实际的运行过程中,工作技术人员通过开发的设备软件,对运行过程中的数据状况进行收集分析,然后工作技术人员根据采集数据分析的结果制定出合理的工作方案。经过科学技术人员的不断努力研究,现在的环控系统是一个综合系统的操作平台,实际上包含了数据采集分析系统、数据管理系统、智能化控制系统、以及网络配置工具系统。工作人员会根据城市轨道交通的实际状况对环控系统进行优化设计,开发出合适的应用软件,对对到交通的运行状况进行实时的控制,保障整个轨道交通的正常运行。

1.4 环控系统中的图形化功能

在轨道交通实际的运行过程中,工作技术人员是通过PLC自动化控制系统来实现图形化功能的。工作技术人员工作这个系统可以对运行过程中的监测对象进行重新的组态,同时监测的机器可以实现图形化的人机对话。运行的过程中,清晰简单的图形可以帮助工作技术人员及时的了解监测对象的工作状况,实现对监测对象的远程控制。而PLC自动化控制系统对于环控系统的作用远不止于此,PLC自动化控制系统是一种全新的工业管理系统,它的出现改变了轨道交通传统的工作模式,让轨道交通的运行过程更加顺畅,各个环节的配合更加紧凑合理,基于PLC自动化控制系统在环控系统中的重要作用,接下来我们就针对PLC自动化控制系统在环控系统中的具体应用进行深入的探究。

2 PLC自动化控制系统在环控系统中的具体应用

2.1 PLC自动化控制系统在电控系统中的优越性

轨道交通在实际的运行过程中少不了电力系统的支持,电力系统为轨道交通的正常运行提供了动力支持。对于轨道交通来说电控系统指的是对车站内的机械配电、公共区域的通风设施及风阀、车站事故的风机及风阀、设备用房的排风机及风阀等电动设备进行实时控制。经过工作技术人员的长期探究发现,PLC自动化控制系统可以帮助工作人员很好的完成对电控系统的操控工作。

对于轨道交通的环控系统来说,PLC自动化控制系统是一种全新的工业化控制装置,在实际的应用过程中这种全新的控制装置,已经取代了传统意义上的普通控制装置系统,PLC自动化控制系统在应用的过程中不仅效率更高,同时还可以很好的抵抗外来的干扰。先进的通信网络功能实现了高水平的机电一体化的应用模式,保障机电设备能够在恶劣的环境下正常运行。工作技术人员发现通过PLC自动化控制系统,可以实现对环控中各个电控室的独立控制,最终要的是还可以和车站控制室中的PLC自动化控制系统进行联网显示与控制。

2.2 PLC自动化控制系统的管理作用

对于工作人员来说PLC自动化控制系统是很好的管理工具,以前传统的轨道交通管理模式已经不能满足实际的需要,为此工作管理人员引入了PLC自动化控制系统作为工作管理的工具平台,引入的效果也是非常喜人。通过这个系统工作管理人员可以对轨道交通的运行状况进行实时监控,记录监控过程中所产生的数据,这些数据对于整个轨道交通的正常运行来说具有重要意义。工作管理人员需要对记录的数据进行详细的分析,制定出科学合理的数据指标,根据已有的数据分析在运行过程中可能出现的故障问题,让然后根据这些故障问题实现是定出科学的解决方案,这样在实际的过程中要是遇到同样的问题,工作管理人员就可以根据实现制定的方案对问题进行解决。这样的工作管理模式可以最大程度的保障轨道交通的正常运行。

2.3 PLC自动化控制系统的具体功能

在实际的工作过程中,PLC自动化控制系统可以直接对BAS、FAS系统所发出的轨道交通车站的状况进行接收,同时这个系统还可以帮助工作技术人实现对设备运行状况的集体控制。同时在实际的操作过程中,运行设备的开关量状态会传送到PLC控制系统中,最终显示在工作人员的控制界面上,极大程度的方便了工作人员的操作流程,让整个系统的运行工作变得更加流畅。同时PLC自动化控制系还会对运行过程中所出现的问题发出警报,让工作人员及时的发现问题并解决问题。

3 结束语

轨道交通环控系统采用PLC自动化的控制系统,不仅可以改善轨道交通环境、降低能源消耗、延展轨道交通公共设施的寿命,更进一步获得 高评价的社会效益、高回报的经济利益。为更好地发挥出本系统的优势,研究人员必须考虑到结合本地实际优化设计并大力改进 现行的自动化控制系统,为城市轨道交通做出重要贡献。

参考文献:

[1]杨昕红.地铁环控系统网络架构的分析与应用[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2020,16(02):71-74+91.

[2]姚恒增,朱刚,潘良.基于环控系统下的地铁通风空调施工技术[J].中国高新科技,2019(16):90-92.

作者:张宝

PLC自动化控制系统论文 篇3:

基于PLC自动化控制系统的通信技术探究

摘要:随着计算机通信技术的日益成熟,工业企业从集中控制转向多层次分散控制,联网功能逐步发展,远程通信实现。应适应PLC联网的技术要求,使用专用通信模块和可编程控制器实现相应的设计和操作,传输可编程控制软件等。在数据就绪的计算机上,监视所有系统的运行状况,从而直接控制可编程控制器上的计算机。本文在此基础上研究了基于PLC自动控制系统的通信技术,以供参考。

关键词:基于PLC;自动化控制系统;通信技术

1通信技术的简析

通信技术也被称之为通信工程,是目前在电子工程中经常使用到的一个基础学科,它主要是为了解决通信过程中信息的传递以及信息处理的工作。随着计算机网络的出现,以计算机网络为媒介的通信系统已经基本形成,随着计算机技术和自动化技术的不断进步,通信系统迎来了新的发展阶段。现阶段通信技术的不断发展,目前已经形成了一套全新自动化控制系统,它可以将整个企业的生产纳入到一个整体的框架之内,通过利用先进的科学技术,将通信技术与控制系统进行完美地融合。

2通信技术在PLC自动化控制系统应用中的优势

通信技术在PLC自动化控制系统中的优势有很多,本文主要以控制网络的多样性进行分析。对于PLC的控制网络而言主要是包含了简单网络以及多极复杂网络这两种类型。(1)简单网络。简单网络指的是在信息网络中,主站主要是个人计算机,而从站指的是同一个类型的PLC,以此为基础建立的一套控制系统。个人计算机在这套系统当中主要发挥的作用相当于大脑,而PLC就是执行,通过个人计算机来完成编程等操作,利用PLC进行控制,以此完成作业。当然简单网络中也可以使用一台PLC为主站,利用一台或者几台其他类型的PLC为从站进行工作,但是需要注意的是在这种情况下,作为主站的PLC必须要配备一些其他的配套设备,否则将无法进行操作。(2)多级复杂网络。这种网络模式现在主要是应用于一些大型的企业当中。目前由于PLC的产生过程不一样,所以就是造成自动化系统中层级和功能存在差异,比如一般制造商在生产过程中会将其分为三个层级,上层主要是对企业的总體生产情况进行控制,中层是对企业在生产过程的一些情况进行改良,底层则是对生产的现场进行优化。由于大型企业内部运行过程中涉及到的部门比较多,想要实现企业的正常运转就必须使用这种多级复杂的网络,它可以利用多级控制的优势,精准地对企业的各部门进行控制。

3通信协议在PLC自动化控制应用分析

3.1信息检错与纠错应用

在PLC信息系统的建设过程中,该系统本身甚至经常需要一定的纠错和错误检测能力,因此需要注意无法控制的问题。这也是通信系统应用价值研究的一个重要方面。在传送数据时,系统应及时了解信息中出现的错误,即检测能力,及时查明、发现、纠正和消除错误。此过程称为错误修正。在定期通信中,检测主要使用平方码、奇偶校验等。在高级通信控制任务中,通常使用CRC方法执行错误检测,CRC方法具有强大的自动化功能,可以在检测过程中实现高精度和高  效率的通信。

3.2 PROFIBUS技术在PLC自动控制系统中的应用

通信技术已被引入PLC自动化控制系统,主要是在PROFIBUS技术层面。PROFIBUS技术主要有三个部分组成,分别是DP、PA以及FMS。PROFIBUS的优势在于其开放性,因此其应用范围更广。该技术在PLC自动控制系统中的应用可起到保持系统可靠运行的作用,有助于提高自动化系统的开发水平。但是,应当指出,在PROFIBUS技术的应用下,基本串行端口通信设计必须考虑到DP部分、FMS部分和PA部分等各个组成部分的作用,以确保各个组成部分的独立性,并促进现代生产网络的目标。此外,作为PROFIBUS技术应用的一部分,有必要考虑构建一个技术模型,在该模型中,模型的每个组成部分都应发挥维护控制机制的作用,以确保信息分析水平和数据处理效率。同时,需要充分利用外地总线控制系统和API控制系统的应用优势,提高系统运行的整体效果。为了提高其在PLC自动控制系统中的应用效率,还存在其他相关考虑因素,具体如下:①现场分析和信息处理,主要是指电解槽的实施水平和自动化性能 包括传感器、自动执行器和自动控制设备,为了实现通信任务同时完全集成的目标,在PROFIBUS技术的应用下,能够有效地监控多主站和单主站系统的运行情况,并起到监控维护的作用 ②集成方的特殊功能,如在工厂级图像转换的基础上定义主站与副站之间的通信系统,及时传递消息,保证信息传输速度。

4 PLC基本结构以及通信技术在其中的应用

(1)PLC中通信网络技术的通信方式包括窗口通信、以太网通信等。PPI通信协议、MPI通信协议都是西门子专为S7-200系列PLC开发的通信协议。PPI即点对点通信(point to point)。MPI即多点通信(Multipoint interface)。例如,PPI通信协议通过自己的端口实现缺省通信模式,使用主站到主站的通信、协议到主站的通信、将程序写入主站、串行端口通信需要发送指令、通过选择自由端口通信模式来运行程序,变频器等设备发送信息,通过发送和接收指令进行通信端口操作。MPI通信是一种简单的通信模式,其中中继器占据节点,从而通过扩展通信距离来提高通信率。通信网络系统采用并行通信和串行通信,相应的数据线传输到接收设备,并在设备之间传输。计算机总线结构允许快速传输并管理简单的操作模式。在接收点,串行数据通信通过通信线路进行。(2)异步和同步传输。异步传输是指在重置同步机制期间收到以下字符代码后的时钟脉冲连续传输。异步通信设备成本较低,效率较高,同步传输可以减少使用时钟同时发送和接收错误。

结束语

以上分析表明,基于PLC自动化控制系统的通信技术在现代社会发生了很大变化,现场总线通信手段的出现为工业自动化带来了更大的动力。在实践中,PROFIBUS通信技术的好处无疑更大,因为它允许在工业现场访问和控制更多的操作。因此,在研究和应用新的通信系统时,不仅需要以创新的方式设计这些系统,而且还需要采用多种故障排除模式,使它们在现代工业自动化中发挥更大的作用。

参考文献

[1]刘胜捷.PLC冶金自动化控制系统中的通信技术运用分析[J].中国金属通报,2019(05):88-89.

作者:杨家乐 段传浩