工業(yè)自動化控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的探討

于斐斐 劉杰

摘要：隨著社會的進(jìn)步，我國的科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，這在一定程度上促進(jìn)了計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，如今計算機(jī)信息技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中，并且推動各個行業(yè)的快速發(fā)展。本文就主要圍繞信息技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用進(jìn)行簡單的闡述，供相應(yīng)的管理者進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);建筑工程管理;應(yīng)用

中圖分類號：TU71-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-9129（2017）09-002-01

Abstract： with the rapid development of information technology， the structure of industrial automation system is undergoing tremendous changes. According to therequirementsofthedifferentindustrialproductionneeds，andfielddevice，designthereasonablenetworkstructure，improvetheopenness，reliability，real-time and rapidity of communication， to ensure the efficient operation of the whole system， became a major trend of the current industrial development in our country. Thispaperdiscussestheapplicationofcommunicationnetworkinindustrialautomationsystem，soastoimprovethecompetitivenessofindustry.

Key words： industrial automation; Automatic control system; Communication network

如何根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場工業(yè)生產(chǎn)要求以及現(xiàn)場設(shè)備，設(shè)計合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證通訊系統(tǒng)在可靠、實(shí)時、開放、快速的環(huán)境中運(yùn)行，這已經(jīng)在工 業(yè)自動化領(lǐng)域中，成為了最熱門的研究話題。可見，對此展開討論對于工業(yè)自動化領(lǐng)域而言，具有十分現(xiàn)實(shí)而又重要的意義。

1 速度同步控制系統(tǒng)的建立

由于速度同步控制系統(tǒng)規(guī)模過于龐大，而文章字?jǐn)?shù)有限，因此無法將其完全描述。所以，本文將模擬設(shè)計一種速度同步控制系統(tǒng)，進(jìn)而在探討 實(shí)現(xiàn)其硬件組態(tài)和軟件實(shí)現(xiàn)的基本構(gòu)成。

1.1 控制器的選擇

眾所周知，在工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中，速度同步控制系統(tǒng)對實(shí)時性有著較高的要求，所以在控制器的選擇標(biāo)準(zhǔn)上，運(yùn)算速度和緩存空間往 往是核心要素。而一般的大型系統(tǒng)，其輸入輸出控制點(diǎn)數(shù)通常都是在幾百 點(diǎn)至上千點(diǎn)，對應(yīng)的控制器類型為大中型。由于控制器自身必須在同一時 間內(nèi)承擔(dān)實(shí)時的高速運(yùn)算和數(shù)據(jù)通訊的任務(wù)，因此只用上位機(jī)來完成，難 以實(shí)現(xiàn)。針對這一情況，我們可以選用 PLC 控制。

1.2 控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇

在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場通常都是由多臺交流變頻器對電機(jī)進(jìn)行控制的，這就 意味著，選擇必須有一種用于針對變頻器和電機(jī)構(gòu)成的速度閉環(huán)系統(tǒng)與控 制器之間的通訊，也就是我們通常所說的現(xiàn)場級與監(jiān)控級之間的通訊。

該層網(wǎng)絡(luò)具有自己的獨(dú)特性，但往往對通訊網(wǎng)絡(luò)的要求極高：需要通訊穩(wěn)定可靠，且傳輸速度快橫向擴(kuò)展性好。那么，我們以選擇的 PLC 為例， 就可選擇 Profibus-DP 現(xiàn)場總線，與變頻器智能從站構(gòu)成現(xiàn)場級通訊網(wǎng)絡(luò)?？刂萍壘W(wǎng)絡(luò)其實(shí)是一種上層控制網(wǎng)絡(luò)，其主要用于上層管理，這就決定了該系統(tǒng)需要具備與下層網(wǎng)絡(luò)控制器有很好的耦合性，同時需要具備較強(qiáng)的橫向、縱向擴(kuò)展能力，最為重要的是其對傳輸速度的要求也較高。

2 抗干擾系統(tǒng)研究

盡管在專業(yè)的控制裝置作用下，自動化控制通訊系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，受到的干擾并不大。因?yàn)椋谡麄€設(shè)計的過程中一般會采用多層次抗T 擾和精選元件措施，能夠讓通訊系統(tǒng)在惡劣的工業(yè)環(huán)境中，保持其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

不過，因?yàn)橥ㄓ嵪到y(tǒng)一般直接和現(xiàn)場的 I/0 設(shè)備相連，這也就意味著有很多的外來干擾，能夠輕易的通過電源線或 I/o 傳輸線侵入，最終導(dǎo)致控制系統(tǒng)的誤動作。而隨著應(yīng)用環(huán)境越來越復(fù)雜，系統(tǒng)受到來自內(nèi)外的干 擾也越來越多。

因此，為了確保工業(yè)自動化系統(tǒng)中的通訊網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要研究人員和操作人員在實(shí)際的工作中，認(rèn)真研究控制系統(tǒng)抗干擾信號的來源、成因及其抑制措施，全面提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力，才能保證及 可靠性具有重要的意義。

2.1 硬件抗干擾的措施抗電源干擾：

從相關(guān)數(shù)據(jù)來看，電源波動造成的電壓畸變或毛刺，有 70%是從電源耦合進(jìn)來的。為了解決這一問題，可以采用下列幾種抗干擾方法：

1）分離供電系統(tǒng)

動力電源回路中的斷路器、接觸器閉合、斷開時，都會產(chǎn)生沖擊電流 或產(chǎn)生電弧，此時就會對信號產(chǎn)生干擾，那么解決這一問題，可以把系統(tǒng) 的動力電源和控制電源分成兩路，即動力電源由普通三相 380V 交流電源供應(yīng);控制電源由 UPS 電源供應(yīng)。

2）使用隔離變壓器

因?yàn)殡娫醋儔浩魇请娫床糠值闹饕?，因此，為了更好的減少電網(wǎng)中的干擾，通常選擇變壓器容量應(yīng)比實(shí)際需要大 1.2～1.5 倍左右的隔離變壓器。同時，在實(shí)際的使用過程中，需要確保變壓器的屏蔽層良好接地， 同時次級線圈連接線一定要使用雙絞線，這樣才能更有效的減少電源線間干擾。

2.2 接地

接地是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備組裝、以及現(xiàn)場安裝的重要環(huán)節(jié)。一般來說，接 地主要是為了實(shí)現(xiàn)以下兩個目標(biāo)，即預(yù)防觸電和為設(shè)備、系統(tǒng)提供基準(zhǔn)電位，增強(qiáng)抗干擾能力。前者一般稱為安全接地，后者則稱為功能性接地。

2.3 合理布線

在抗干擾措施中，合理布線是重要的途徑。因此，在布線的過程中，應(yīng)該盡可能的根據(jù)實(shí)際的需要，采用有效的布線方式，包括對導(dǎo)線的類型、 線徑的粗細(xì)、走線的方式等方面的合理控制。

2.3.1 電纜選擇

必須要嚴(yán)格根據(jù)回路的特點(diǎn)，選擇最恰當(dāng)?shù)碾娎|和鋪設(shè)方法，以便能夠達(dá)到不用或少用特殊的、格昂貴的電纜就能到達(dá)的效果?；驹瓌t就是：以經(jīng)濟(jì)和效果為前提，兼顧實(shí)施方便而盡量減少電纜品種。

2.3.2 電纜鋪設(shè)

合理的鋪設(shè)電纜，能夠大大的減少電磁干擾。由于動力電纜為高壓大電 流線路，因此當(dāng)信號線靠近時就必然會產(chǎn)生干擾，那么，在布線時就需要盡 可能的將動力電纜、信號線以及通信線分開走線。此外，需要保證在控制柜 外部布線時，把通信電纜、控制電纜、動力電纜、輸入 / 輸出線分開單獨(dú)布線，而且一定要按照相關(guān)的要求，確保他們之間的距離在合理范圍內(nèi)。

2.3 軟件抗干擾措施

由于硬件抗干擾存在隨機(jī)性，尤其是在現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境中，硬件干擾很難排除或者是杜絕，因此，就需要充分發(fā)揮軟件的靈活性，全面的提高系 統(tǒng)抗干擾能力。

2.3.1 通過“看門狗”，對系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控

由于PLC 內(nèi)部的軟元件豐富，因此，抓住這一特點(diǎn)可以設(shè)計一些程序，有效的屏蔽輸入元件的誤信號，進(jìn)而能夠有效的避免輸出元件的誤動作。那么在設(shè)計應(yīng)用程序時，就可以充分發(fā)揮 " 看門狗" 對系統(tǒng)各組成部分運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。

2.3.2 提高輸入信號的信噪比

提高輸入信號的信噪比，也是抗干擾的有效途徑。通常會選擇軟件數(shù) 字濾波，來確保有用信號的真實(shí)性。

3 結(jié)束語

總而言之，在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，通訊網(wǎng)絡(luò)是否能夠正常的使用，使用的過程是否穩(wěn)定順暢，決定了該系統(tǒng)運(yùn)行的效率。因此，就需要科研人員和操作人員，從各自的工作出發(fā)，研究出實(shí)用有效的通訊系統(tǒng)， 并制定有效的抗干擾措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮冬芹，黃文君等.工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)集成[M].北京：科學(xué)出版社， 2005.

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