工业以太网在工程流水线自动化控制系统中的运用易义宁

黄德位 胡亮亮

摘  要：在工程流水线自动化控制系统中工业以太网逐渐显示出了重要的应用价值，该文介绍了工业以太网的基本知识，进而讲解了工业以太网在工程流水线自动化控制系统中的运用过程，包括设计工程流水线自动化控制系统结构、设计系统控制模式、设计PLC自动系统、设计工业以太网网络系统、设计系统组网方案，对工程流水线自动化控制系统的运行提供了重要的借鉴意义。

关键词：工业  以太网  工程流水线  自动化控制系统  运用

中图分类号：TP278                                 文献标识码：A                        文章编号：1672-3791（2019）02（c）-0009-02

以太网通信技术运用过程中具有兼容性较好以及组网价格低廉的优势，充分运用了一体化的联网技术，在流水线自动化控制系统中运用能够达到较为理想的运营效果，促进设备的后期维护管理，加强对流水线自动化控制系统众多机电装备的有效监控。

1  工业以太网概述

以太网经历了长期的发展，目前已经形成了比较成熟而稳定的发展体系，方便性与便捷性较高，其网络结构较为广泛，拥有人数较多的使用群体，具有较为丰富的使用资源。由于其这些较为有利的使用优势，在工业领域中得到了较为广泛的使用，开发出了工业以太网。其能够对工业生产的整个流程进行有效控制与管理，同时对产品信息进行有效监测，最终达到较为良好的使用效果。目前工业以太网使用过程中主要采用的是IEEES 803.2（Ehernet）网络结构，具有无缝连接的使用优势，能够充分将企业的信息和全球的信息进行有效连接，最终构成信息完善的管理系统[1]。

工业以太网在建立运行过程中能够有效促进工业的自动化生产，属于一种典型的工业网络系统，采用了系统组网与拓扑结构的设计方式。工业自动化控制系统的性能的分析上主要采用了拓扑结构设计的设计方式，要求在使用过程中能够有效正确地选取拓扑结构，充分分析控制要求与控制对象。目前很多电气自动化控制系统运行的稳定性与可靠性比较有限，主要是由于其在使用过程中需要加强多个设备之间的有效配合。而工业以太网能够有效解决这一不足之处，采用环型拓扑结构，有效提升了系统运行的可靠性与稳定性[2]。

2  工业以太网在工程流水线自动化控制系统中的运用

工业以太网在工程流水线自动化控制系统中的运用过程中要求设计工程流水线自动化控制系统结构，设计系统控制模式，设计PLC自动系统、设计工业以太网网络系统、设计系统组网方案等。

2.1 设计工程流水线自动化控制系统结构

传统工程流水线自动化控制系统采用的是控制开关与继电器的本地控制模式，在后期维护管理上具有明显的不足之处，也不利于系统的扩容升级。采用工业以太网能够有效克服其中的不足之处，采用了分布式控制管理模式即DCS模式，有效加强了对三级DCS功能的充分配置与合理划分，充分实现了对水线自动控制的远程控制，在工程流水线自动化控制系统的建立过程中采用了底层传感设备、本地PLC站与监控终端的结构。

在现场监控点物理参数信号的检測接收上运用了现场传感器，并且将检测到的数据在变送器的运用之下将其转化为4～20mA的电流信号，之后在屏蔽电缆的运用之下，将信号发送到各子系统的PLC之中。执行机构接收4～20mA电流形式，由电动执行机构与气动共同构成执行机构。

在对电磁阀、行程开关与限位开关、流水线生产工艺流程等的运行检测过程中是采用对开关量进行监测来实现的。本地PLC站在运行过程中能够充分加强上位机和下位机之间的通信，实时监测工艺参数、环节参数、工作状态参数等。

在监控终端与本地PLC站数据信息的交换过程中，工业以太网发挥着重要的作用，监控终端中具有上位机程序[3]。

2.2 设计系统控制模式

在对系统控制模式的设计过程中采用了本地控制方式与远程遥控方式。工程流水线自动化控制系统的基本保留方式是本地控制方式，通过启动/停止按钮操作能够有效实现现场设备的启动与暂停控制。即使在和中央控制室断开联系的情况下也能够实现流水线作业的自动进行。

在远程遥控方式下，中央控制室的操作人员能够对流水线作业进行有效监控，借助于监控软件对现场各设备进行有效遥控，充分加强对系统设备的启动或者暂停。对流水线作业的自动化操作具有显著的促进作用，相关工艺参数以及运行状态均可在设备界面上充分体现，使得操作人员能够远程掌握设备的运行情况，结合相关数据有效监测系统运行情况，判断其中是否出现故障并进行报警，对模拟量趋势曲线进行充分显示，同时还能够打印日志报表以及故障报警，借助于鼠标与键盘即能够完成其中的操作任务[4]。

2.3 设计PLC自动系统

由两个PLC站点共同构成了流水线PLC 下位机系统，这是由流水线操作工程的设备建设情况与工艺操作特点所决定的，两个PLC站点分别负责流水线施工中的不同工艺。流水线I/O分布表见表1。

西门子公司的S7-300PLC是很多工业企业下位机PLC选择的产品。在其网络通信过程中能够有效实现MODBUS/TCP以太网通信协议的有效集成，将自动控制系统网络通信集成成本较大程度地降低。

2.4 设计工业以太网网络系统

在工业流水线自动化控制系统的设计过程中要求有效选择网络拓扑结构，在流水线操作中某一点出现故障的情况下，环型网络的信息传输依然能够正常进行。运行的显著优势是采用顺序依次传输的传输方式，为了有效降低成本，工业以太网可以采用双环路双冗余网络的设计方式，选择光纤进行设计。

2.5 设计系统组网方案

由信息管理层、网络传输层、传感检测与执行机构层共同构成了流水线自动化控制网络系统。在流水线生产工艺中的状态参数的越限报警、实时监测中充分运用到了信息管理层，充分运用组态程序与专用自动化控制监控程序充分实现设备控制指令的自动/联动派发以及各项相关参数的自动存储、报表分析。

3  结语

工业以太网在工程流水线自动化控制系统的运用过程中，应当有效设计工程流水线自动化控制系统结构，采用分布式控制管理模式即DCS模式，选择网络拓扑结构;有效设计系统控制模式、PLC自动系统、工业以太网网络系统、系统组网方案，从多种角度有效提升流水线自动控制系统管理的运用水平。

参考文献

[1] 贾保峰，刘海涛.工业以太网在煤化工企业自动化控制系统中的应用[J].化学工程与装备，2017（12）：235-237.

[2] 钟世亮，李善文，李立伟，等.转向架组装流水线中空中小车监控系统的研究[J].青岛大学学报：工程技术版，2016，31（1）：20-23.

[3] 金浙良.自动化立体仓库工业网络控制系统的设计[J].自动化仪表，2017，38（10）：54-58.

[4] 杨汇军，孙丽颖，任举.小型工件加工的自动化生产线控制系统设计[J].仪表技术，2017（8）：12-14.