PLC通信

更新时间:2023-10-12

如果您熟悉工业自动化,您可能听说过PLC。那么,什么是PLC,为什么它在自动化领域如此重要?

1.什么是PLC通信

PLC通信是指可编程逻辑控制器(PLC)之间进行数据交换和通信的过程。PLC是一种专门用于工业自动化控制的电子设备,它可以通过输入和输出模块来读取和控制各种传感器和执行器。PLC通信使得不同的PLC能够相互传递数据和指令,从而实现工业生产过程的协调和集成。
PLC通信

可编程逻辑控制器(PLC)是具有各种输入和输出的工业计算机,用于基于自定义编程控制和监视工业设备。

PLC有许多不同的尺寸和外形尺寸。有些足够小,可以放在口袋里,而另一些则足够大,需要自己的重型机架才能安装。一些PLC更加模块化,只有基本的I/O(输入和输出),但可以使用额外的背板和功能模块(如模拟I/O,通信模块或显示模块)进行定制,以适应不同类型的工业应用。
PLC广泛用于各种行业,因为它们快速,易于操作,并且被认为易于编程。有五种标准的PLC编程语言。最常用的语言是梯形图,但也可以使用功能块图、顺序功能图、结构化文本或指令列表来实现相同的功能。

2.PLC通信的基本原理

PLC通信的基本原理是通过各种通信接口和协议来实现PLC之间的数据交换。常见的PLC通信接口包括串口、以太网口和无线通信模块。而通信协议则是规定了数据传输的格式和通信规则,常见的PLC通信协议有Modbus、Profibus、CAN等。

3.PLC通信的应用场景

3.1工业自动化控制

PLC通信在工业自动化控制中扮演着重要的角色。通过PLC通信,不同的PLC可以实现数据的共享和交换,从而实现生产线的协调运行。例如,在一个自动化生产线中,各个PLC可以通过通信来实现对生产过程的监控和控制,从而提高生产效率和质量。

3.2智能建筑控制

PLC通信在智能建筑控制中也有广泛的应用。通过PLC通信,各个楼层和设备之间可以实现数据的交互和共享,从而实现对建筑物的智能化管理和控制。例如,通过PLC通信,可以实现对灯光、空调、安防系统等的集中控制,提高建筑物的能源利用效率和安全性。

3.3物联网应用

PLC通信在物联网应用中也有重要的地位。通过PLC通信,可以将各种传感器和执行器与互联网连接起来,实现对物理设备的远程监控和控制。例如,在智能家居中,通过PLC通信可以实现对家电、安防设备等的智能控制,提高家居的便利性和舒适度。

4.PLC通信的操作

PLC的操作分为三个阶段:输入,程序执行和输出。PLC通过监控来自任何连接的机器或设备的输入,从工厂车间捕获数据。根据程序逻辑检查这些输入,程序逻辑将输出更改为任何连接的输出设备。可以将同一台机器连接到同一PLC上的输入和输出,例如将阀门位置传感器连接到输入,并将该阀门位置的控制连接到输出。程序可以读取该阀门的当前位置,检查它是否需要移动,然后随输出移动阀门位置。
PLC通常区分数字(或离散)和模拟I/O.数字I/O就像一个标准电灯开关,其中状态要么打开要么关闭,两者之间没有状态。模拟I/O的作用类似于调光开关,状态可以在打开和关闭之间的任何位置。
很容易想到PLC的输入数据有两个来源:由机器或传感器自动生成的设备输入数据,或由人类操作员使用HMI或SCADA系统生成的用户输入数据。

设备输入数据来自向PLC发送信息的传感器和机器。这可能包括:

  • 机械开关和按钮等的开/关状态
  • 速度、压力和温度等模拟读数
  • 泵和阀门等的打开/关闭状态
  • 人工辅助输入可以包括按钮按下、开关、来自键盘、触摸屏、遥控器或读卡器等设备的传感器。

PLC输出与输入非常相似,但也可以包括用户的声音或视觉指示器,例如打开警告灯或发出警报信标。其他输出可以包括:

  • 打开或关闭阀门
  • 调整电机速度
  • 打开或关闭加热器

PLC程序按周期运行。首先,PLC检测与其连接的所有输入设备的状态。PLC执行用户创建的程序,使用输入的状态来确定输出应更改为的状态。然后,PLC将输出信号更改为每个相应的设备。完成所有这些步骤后,PLC将执行内务管理步骤,其中包括内部诊断安全检查,以确保一切在正常运行条件下。每次过程完成时,PLC都会重新启动循环,通过检查输入重新开始。

5.PLC可编程控制器通信

传统上,PLC使用轮询响应方法进行通信。在本地工厂和制造环境中,这种类型的通信方法通常很好,因为通信距离很短并且主要是硬连线。通过轮询响应,PLC不断与PLC通信以检查任何数据更改。

随着工业物联网(IIoT)变得越来越流行,对来自远程位置的数据的需求也在增加。这意味着网络边缘有更多的PLC和计算设备。蜂窝网络经常用于与需要长距离数据传输的边缘设备的通信。然而,由于轮询-响应通信的频率很高,蜂窝网络在以这种方式使用时会产生难以置信的高成本。

为了解决这个问题,MQTT等解决方案与SparkplugB规范结合使用,采用发布-订阅协议来简化来自网络边缘的通信。虽然现代PLC采用现代通信协议,但仍处于网络边缘的传统PLC需要额外的硬件来提供相同的功能。边缘网关(如IgnitionEdgeIIoT和MQTT代理)使用轮询响应从传统PLC中提取数据,然后使用发布-订阅协议传输数据。
这种IIoT架构允许工业组织在棕地系统之上构建IIoT解决方案,提高带宽使用率,并使来自网络边缘PLC的数据在整个组织中广泛使用。

6.PLC的未来

业界不断看到新产品进入市场,从可编程自动化控制器(PAC)等设备,它们将PLC的功能与更高级别的PC功能相结合,一直到工业嵌入式硬件。

即使有了这些新产品,PLC仍然因其简单性、经济性和实用性而广受欢迎。像Ignition这样的软件将使组织能够在未来许多年最大限度地发挥其实用性。

七.总结

PLC通信在工业自动化控制、智能建筑控制和物联网应用中都有重要的作用。通过PLC通信,不同的PLC可以实现数据的共享和交换,从而实现设备的协调运行和智能化控制。在实际应用中,我们需要根据具体需求选择合适的通信接口和协议,并进行相应的配置和编程。通过测试和调试,确保PLC通信的可靠性和稳定性,从而提高生产效率和设备管理的便利性。

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