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西门子PLC组网技术的研究与实现

顾婧弘  
【摘要】:随着科学技术的飞速发展,可编程逻辑控制器(PLC)已经成功取代传统的继电器控制系统,与集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)并称为现代工业自动化生产的三大支柱。应用PLC的控制系统呈现出网络化、综合化的特点,并且逐步向开放式系统发展。各大高校已将《可编程逻辑控制器原理及应用》这门课程作为自动化、电气自动化及电子信息类相关专业的重要专业课。同时,为了增加学生在社会上的竞争力,各院校都建立了自己的PLC实验室。 本校PLC实验室存在设备类型单一,数量不足,设备分散独立,通用性、集成性和开放性不高的问题,这已满足不了现阶段的PLC教学任务,因此学校对该实验室进行改造,购买了西门子系列的PLC和网络通信模块,它的市场占有率非常高,功能强大。借此机会,在整合实验室现有资源的基础上,搭建一种功能强大、应用广泛的网络化实验平台。 该实验平台是具有现场层、控制层、管理层三层网络结构的控制系统。现场设备层分为两部分,一部分包括远程I/O设备IM153-2、配有DP通讯板卡的变频器MM420和配有EM277通讯模块的S7-200,各从站所连接的被控对象分别为交通灯实验挂件、电动机和皮带传送装置;另一部分包括2个远程I/O设备IM153-4,从站所连接被控对象为PCT-II型过程控制实验装置和加热装置。控制层包括2个S7-300,分别采用PROFIBUS-DP主从通信和工业以太网通信与现场层设备连接,实现对现场设备的控制。管理层包括S7-400、WinCC监控计算机和触摸屏,通过工业以太网与控制层连接,实现上位机监控和数据信息的统一管理。该平台以典型的实验挂件和复杂过程控制实验室装置为主要被控对象,通过模拟工业领域中典型流程控制系统的运行环境,展示并研究三级网络控制系统的构建以及运行控制。在该平台上可以进行西门子各种通信协议的通信实验,同时还可以在网络构架下完成顺序逻辑控制、运动控制和过程控制等实验。 本平台已经搭建完成,通过系统调试,实现了现场总线技术和工业组态技术相结合的网络过程控制,各类负载在PLC网络下可以正常运行,现已应用于本校的教学和PLC实训中,效果良好。该平台的开发不仅满足本校卓越工程师人才培养的要求,而且为教学科研与开发应用提供了一个面向工业过程的实验平台。


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