工业自动化控制系统通讯网络的应用研究

工业自动化控制系统通讯网络是利用计算机网络技术实现工业生产过程中的信息传输与控制。它具有高效率、高精度、高可靠性等特点，能够实现对生产过程的实时监控与控制，提高生产效率与产品质量。本文旨在探讨工业自动化控制系统通讯网络的应用。

一、速度同步控制系统的建立

工业自动化控制系统通讯网络是连接各种工业设备、控制系统和信息的桥梁，其发展迅速，已经成为现代工业生产的重要组成部分。随着物联网、云计算、大数据等新技术的不断发展，工业自动化控制系统通讯网络的技术水平和应用范围都在不断扩大。本文将借由仿真方法来设计一套速度同步控制系统，并在此基础上讨论该系统的软硬件实现。

（一）控制器的选择

在工业自动化网络化通讯系统中，速度同步控制系统对实时性有很高的要求，因此，在选取控制器时，计算速度与缓存空间通常是关键因素。而一般的大型系统，其输入输出控制点数通常都是在几百点至上千点，这就需要一些大中型的控制器。因为控制器本身需要同时进行高速度的实时计算和数据通讯，所以仅使用上位计算机就很难实现。在这种情况下，可以选用PLC 控制。

（二）控制系统通讯网络的选择

在实际的工业过程中，一般采用多个交流变频器来实现对电动机的控制，这就意味着，选择必须有一种用于针对变频器和电机构成的速度闭 的通讯 场级与监控级之间的通讯。该层网络有其自身的特点，但是通常对于通讯网 稳 定性、可靠性，又要有高速的横向扩充能力。以选择的 PLC 为例， 就 的从站组成一个现场层通讯网络。控制级网络实际上是一种高层的 味着必须与底层的网络控制器之间具有良好的耦合性，同时需要具备较强的 向扩展能力，以及更高的传输速率。

二、抗干扰系统研究

虽然采用专业控制设备，但在实际的工业生产中，对通讯的影响是很小的。由于在整体设计中，通常都会采取多层的抗干扰以及选择元器件的措施，使通讯系统即使在复杂的工业环境下，也能保证通讯系统的稳定可靠工作。不过，因为通讯系统一般直接和现场的 I/O设备相连，这也就意味着有很多的外来干扰，能够轻易的通过电源线或 I/O传输线侵入，从而造成控制装置的错误操作。同时，由于应用程序的日益复杂化，使得整个软件内外部都会产生更多的扰动。所以，要保证工控系统通讯网络的良好运行，就要求科研工作者和操作者在实践中对信号的来源、产生原因以及抑制方法进行深入的研究，从而全方位地提升通讯系统的抗干扰性能，从而达到保障和可靠运行的目的。

（一）硬件抗干扰的措施

1.分离供电系统

动力电源回路中的断路器、接触器闭合、断开时，都会有脉冲电流或者是弧光，这时就会对信号造成影响，因此，可以将系统的功率电力和控制电源分为两个部分，即动力电源由普通三相380V 交流电源供应；控制电源由UPS 电源供应。

2.使用隔离变压器

因为电源变压器是电源部分的主要元件，所以一般选用的绝缘变压器的容量应该是所需的 1.2-1.5 倍，这样才能更好地降低电网的干扰。另外，在实际应用中要保证变压器的屏蔽层和二次绕组的连接线必须采用双绞线，可以更好的降低电源线之间的干扰。

（二）接地

在设备装配，系统结构及施工中，接地都起着很重要的作用。从总体上讲，是一种防电磁干扰、为整个系统或装置提供参考，提高其抗电磁干扰的能力。前者是安全接地，后者是功能接地。PLC 的抗干扰性能很好，但是在实际使用中仍然存在着许多的干扰，尤其是在供电干扰较大的时候，更是如此。在这方面，把 PLC 的电源应与系统电源设备的电源分开，以防止更多的干扰。主要就是增加一个隔离变压器。应指出，绝缘变压器应具有一层屏蔽层，这不但能降低仪器对地面的影响，并且大大改善系统的可靠性。

（三）合理布线

而在这一系列的抗干扰措施当中，最关键的就是如何进行科学、合理的线路布置。所以，在布线时应结合工程的具体要求，采取适当的布线方式，包括导线的种类、布局方式和直径等。首先，在选用电缆时，应注意其是否合理。针对线路特性，选用合适的线路和敷设方式，尽量避免或使用价格较高的专用电缆，才能取得良好的施工结果。该方法的基本原则就是尽可能地少用电缆，同时兼顾效果与经济。其次，则是电缆的敷设。电缆敷设只要具备合理性，就能够在一定程度上减少电磁带来的干扰。动力电缆是高压大电流线路，当其靠近时，会造成很强的电磁干扰。此外，控制电缆、通讯电缆、输入输出线及电源电缆在控制箱外部进行接线时，分别布线，并根据相应的需求控制其间距。

1.电缆选择

要按照线路的特性，选用合适的电缆及敷设方式，才能达到无需或较少使用特种电缆，造价昂贵的电缆。其基本原理是：既要考虑成本效益，又要考虑实现的便利，尽可能地减少电缆的种类。

2.电缆铺设

合理的铺设电缆可以极大的降低电磁干扰。动力电缆是一种高电压、大电流的电缆，所以信号线之间的相互影响是不可避免的，在布线时就需要尽可能的将动力电缆、信号线以及通信线分开走线。另外，在控制箱外配线时，必须将通讯电缆、控制电缆、电源电缆、输入/输出线路分别进行隔离，并根据有关规定，保证它们间距在合适的范围之内。

（四）软件抗干扰措施

由于硬件抗干扰具有很强的随机特性，尤其是在当今的工业应用中，难以通过硬件实现有效的抗噪声干扰，需要利用其自身的灵活性来增强其抗噪声性能。首先，借用“看门狗”监控系统的运行。PLC 拥有丰富的软元件，可以利用这个特性，通过编程将不正确的信息屏蔽掉，使其不能正常工作。在软件开发中，要对其工作状况进行实时监测，使其成为“看门狗”。比如，当 PLC 对移动零件进行控制时，可以把计时器设定成“看门狗”，实现对移动零件进行监视。计时器的设置应该基于移动部分的最长时间来决定。“看门狗”计时器在接到移动部分的命令后也会开始工作；其次，抖动将被消除。在当今的工业生产中，经常会产生振动。在振动的过程之中，行程按钮或开关常因振动而发出混淆的信号。要想有效地处理这个问题，需要根据抖动时间采取相应的抗干扰举措。如果抖动时间不是很长，可利用 PLC 内部设计定时器延时一定时间，实现抗干扰。最后，在实际应用中，一般会使用软件的数字滤波器，以确保讯号的真实与可靠。但这个办法必须建立在现实的条件下。

结论：总之，通讯网络能否被有效地利用，以及通讯流程的平稳和流畅，将直接影响到现代化工业自动控制系统的工作效果。这就要求研究与运行人员结合自己的实际工作，研究出实用有效的通讯系统，并制定有效的抗干扰措施。

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