本文摘要:【摘要】西門子PLC在控制網(wǎng)絡(luò)方面提供多種方案,對(duì)于自動(dòng)化通訊任務(wù)的控制產(chǎn)生必要的輔助功能,經(jīng)過(guò)西門子工業(yè)在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的應(yīng)用實(shí)例分析,對(duì)整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略做出詳細(xì)的整理。本文著重闡述工程實(shí)踐活動(dòng)中系統(tǒng)控制方案的選擇,利用系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)資料作為
【摘要】西門子PLC在控制網(wǎng)絡(luò)方面提供多種方案,對(duì)于自動(dòng)化通訊任務(wù)的控制產(chǎn)生必要的輔助功能,經(jīng)過(guò)西門子工業(yè)在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的應(yīng)用實(shí)例分析,對(duì)整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略做出詳細(xì)的整理。本文著重闡述工程實(shí)踐活動(dòng)中系統(tǒng)控制方案的選擇,利用系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)資料作為補(bǔ)充,論述這類系統(tǒng)配置的主要特征,為日后類似的監(jiān)控設(shè)計(jì)保留一些可以參考的意見(jiàn)和想法。
【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化應(yīng)用,通訊網(wǎng)絡(luò),配置策略,分析
1引言
控制網(wǎng)絡(luò)是建立在計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制、數(shù)字模擬通信和智能儀表技術(shù)基礎(chǔ)上而形成的,是相對(duì)新穎的技術(shù)領(lǐng)域,它主要是將過(guò)程控制系統(tǒng)向分散化和數(shù)字化形式過(guò)渡,達(dá)到技術(shù)提升的要求�?刂凭W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種比較特殊的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),與單純提高信道利用率的普通局域網(wǎng)不同,它強(qiáng)調(diào)的是一種安全性、實(shí)用性和互聯(lián)互操作功能。
可編程序控制器具有抗干擾能力強(qiáng)、故障率低等優(yōu)勢(shì),因此在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。本文則是利用對(duì)西門子PLC網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的細(xì)致拆解、分析,對(duì)其控制網(wǎng)絡(luò)配置選擇方法進(jìn)行補(bǔ)充,并嘗試憑借實(shí)踐應(yīng)用工程做出說(shuō)明,促成控制網(wǎng)絡(luò)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2西門子PL.C控制網(wǎng)路的配置要求
2.1通訊能力
西門子控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具備的網(wǎng)絡(luò)通訊功能包括:s5兼容通訊、s7基本通訊、0P通訊和標(biāo)準(zhǔn)通訊等。具體形式如下:利用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和接收口優(yōu)化PLC之間的通訊活動(dòng)分析,同時(shí)提供功能較為強(qiáng)大且便于操作的任務(wù)形式,單位任務(wù)的可利用數(shù)據(jù)量字節(jié)一般維持在64k以下。
在S7CPU中相對(duì)集中的軟件模塊集成形式影響下,主要利用MPI網(wǎng)進(jìn)行機(jī)能拓展,借助用戶的編程信息調(diào)用SFC;OP、PG與PLC之間在進(jìn)行編程、組態(tài)環(huán)節(jié)中,還具備人機(jī)交互的監(jiān)控優(yōu)勢(shì),這種通訊模式同樣需要工業(yè)以太網(wǎng)的支持;標(biāo)準(zhǔn)通訊則是經(jīng)過(guò)不同出產(chǎn)廠家制造,同時(shí)具備不同類型系統(tǒng)產(chǎn)品之間的溝通方式。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,需要做好細(xì)節(jié)資料調(diào)查,包括網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的硬件配置情況、通訊接口的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)等內(nèi)容,盡量保證通訊環(huán)境的適宜程度。
2.2通訊接口
關(guān)于西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的接口連接方式包括PC通訊卡、模塊處理器、PLC主機(jī)編程接口等。Pc通訊卡可以將PC設(shè)備連接到預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,但是其種類相對(duì)繁多,使用時(shí)需要做好關(guān)于他們之間功能差異的區(qū)分,如CP5511設(shè)備不存在微處理器,因此可以將計(jì)算機(jī)連接到MPI網(wǎng)絡(luò)上,實(shí)現(xiàn)后期工作的銜接。
關(guān)于模塊處理器的功能,主要是用在PLC側(cè)的連接,這類模塊具備良好的智能性,能自動(dòng)將PLC連接到合理的網(wǎng)絡(luò)中,同時(shí)減少CPU的負(fù)擔(dān);s7系列中主機(jī)自身的編程接口在控制網(wǎng)絡(luò)中可以替代通訊接口而存在;另外,有些主機(jī)上不但擁有編程接口,同時(shí)提供了專用的通訊接口,用于連接分布式設(shè)備更加合理,既可以組態(tài)成為主站,也可以轉(zhuǎn)換為從站形式。
3工程實(shí)際應(yīng)用分析
3.1實(shí)際案例
某冶金企業(yè)電控系統(tǒng)中利用軋機(jī)系統(tǒng)、冷卻泵站系統(tǒng)等機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn),其總體I/O數(shù)字控制點(diǎn)為13300I/7370O,由于整個(gè)結(jié)構(gòu)的控制點(diǎn)數(shù)量眾多,傳輸?shù)男畔⒘勘容^復(fù)雜,整體框架也十分凌亂。因此,利用該類結(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀況和本文的控制網(wǎng)路配置策略進(jìn)行對(duì)比研究,爭(zhēng)取選取合理的方案,促成結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改造。
3.2應(yīng)用分析
在設(shè)備的實(shí)際位置觀察下,主要將整個(gè)控制系統(tǒng)拆解為5個(gè)PLC站,各站之間信息傳輸需要借助連鎖控制技術(shù)才能方便后續(xù)工作的進(jìn)展。在現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層存在兩種介質(zhì),分別為令牌總線和主一從式混合線路兩種形態(tài),在主站間進(jìn)行口令的傳遞,這個(gè)過(guò)程中主站可以與從站進(jìn)行適時(shí)地溝通;從站是不能發(fā)送口令的,只能向所屬主站接收和回復(fù)信息,因此這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是不足以滿足自由數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟮摹?/p>
在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí),可以將5個(gè)站點(diǎn)都設(shè)置為主站,保證它們相互之間可以任意地進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。而現(xiàn)實(shí)條件是,整個(gè)工藝流程比較漫長(zhǎng),各個(gè)主站與其設(shè)備分散性較大,為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定效果,各站點(diǎn)最好選取CPU315—20P設(shè)備,將其作為主站并形成子網(wǎng)結(jié)構(gòu),利用ET200模塊作為從站,進(jìn)而直接控制現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)。
該P(yáng)LC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的子網(wǎng)形式包括兩個(gè)級(jí)別,任務(wù)分別是完成主站與其從站之間的通訊任務(wù),PLC站之間以及與Pc機(jī)的通訊。主站利用其自身的集成接口完成總線連接,并利用模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的互連;而另一方面,由于PLC站之間的數(shù)據(jù)量相對(duì)不大,但其與PC機(jī)之間的通訊任務(wù)比較繁忙,所以在這類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上主要憑借多協(xié)議混合子網(wǎng)形式運(yùn)行,這樣令主站間進(jìn)行FDL通訊,與PC機(jī)間實(shí)現(xiàn)FMS通訊,進(jìn)而提高整體系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
在落實(shí)具體的監(jiān)控任務(wù)過(guò)程中,應(yīng)該考慮綜合因素影響,確�?刂凭W(wǎng)絡(luò)方案的實(shí)用性和穩(wěn)定性,包括站點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)的格式和站點(diǎn)的數(shù)量安排,完善傳輸過(guò)程的效率標(biāo)準(zhǔn),并對(duì)多種協(xié)議內(nèi)容做好篩選,盡量減少經(jīng)濟(jì)和資源浪費(fèi)。尤其是在投產(chǎn)運(yùn)行活動(dòng)開(kāi)始之后,關(guān)于系統(tǒng)的合理改良和投資事宜應(yīng)該做出科學(xué)的決策,己達(dá)到良好的應(yīng)用效果,促進(jìn)該類網(wǎng)絡(luò)配置策略的系統(tǒng)化轉(zhuǎn)變。
3.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
使用西門子通用型PLC作為下位機(jī),能與現(xiàn)場(chǎng)的傳感器、自動(dòng)化儀表和變送器相連,實(shí)施數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信以及數(shù)據(jù)管理。參照工藝要求,PLC上電自檢測(cè)沒(méi)有錯(cuò)誤后,外部輸送信號(hào)經(jīng)過(guò)自動(dòng)化儀表和傳感器送入PLC,一旦電路出現(xiàn)過(guò)載、斷路或短路時(shí),將停止電動(dòng)機(jī)工作,并發(fā)出報(bào)警。
使用PLC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,按照信號(hào),PLC可決定機(jī)械設(shè)備的啟停,使用前饋一反饋控制模式,保證系統(tǒng)在任何狀況下均能可靠地、穩(wěn)定地、實(shí)時(shí)地控制生產(chǎn)數(shù)據(jù)。同樣使用閉環(huán)控制溫度與生產(chǎn)參數(shù)等模擬量,構(gòu)成多個(gè)控制回路。整個(gè)軟件設(shè)計(jì)使用模塊化編程有利于調(diào)試,主要工作有信號(hào)控制處理與獲取處理、與上位機(jī)通信的DB系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和故障模塊的設(shè)計(jì)。編輯好操作各個(gè)設(shè)備的功能系統(tǒng)后,并放入組織塊OB1中,當(dāng)PLC開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí),會(huì)對(duì)組織塊內(nèi)的全部功能模塊按順序執(zhí)行,這就完成了對(duì)所有裝置的手動(dòng)或自動(dòng)控制。
西門子PLC在CPU中具有較快的運(yùn)算速度,同時(shí)對(duì)程序的執(zhí)行效率也很高,面對(duì)工藝控制功能的集成化趨勢(shì),真正實(shí)現(xiàn)故障冗余的清除,改良技術(shù)的性能,是促成硬件、軟件配套技術(shù)在聯(lián)網(wǎng)通信方面開(kāi)發(fā)的必要前提。目前關(guān)于控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品樣式途徑十分繁多,加上配置策略的詳盡,相信可以提供給用戶更多的應(yīng)用價(jià)值,促進(jìn)相關(guān)事業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展和優(yōu)化改革。
【參考文獻(xiàn)】
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