淄博西门子模块代理商DP电缆供应商

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plc具有性高、通用性强等优点，可以大大减少故障的产生，因此在工业控制领域得到了广泛的应用。随着电子控制技术的发展，各种控制策略得以面对不同的对象在不同的场合下应用，如何融合分析各种现场数据就是很现实的问题，这其中的前提之一就是各种数据的，伴随着网络技术的发展，通过以太网技术，就可以实现这种数据的远程传输，进而达到数据的集中分析处理，做出合理的控制策略。

2 系统构成

本系统是基于实验室设备而开发的一套远程控制系统，它的控制对象是多台plc控制的双容水箱，可以称之为双容水箱实验台，它包括plc变频器、水泵和双容水箱。plc包括ad、di等模块，plc通过控制变频器的输出来调整水泵的转速，进而控制双容水箱的进水量。plc通过串口与实验开发的以太网模块相连以实现plc数据与远端操作端的数据交换。由于是多个实验台组成一个网络，所以在组网的过程中采用的策略是利用hub与单块以太网模块相连，然后连在一台服务器上。利用rj45水晶头把hub和以太网模块连接以后，数据遵循802.3网络协议以实现以太网模块与服务器的。在服务器端，用sql语言建立一个数据库用以存放各种实验数据和控制命令，同时用c++builder编写所需要的现实画面和网络发布画面。整个系统框图如图1所示:

3 以太网模块硬件设计

以太网模块是用通用的c51系列单片机作为控制器，rtl8019as芯片作为以太网控制芯片，20f-01芯片作为网络滤波器，在这个10baset以太网中，采用非屏蔽双绞线的rj45标准接口。模块电路如图2所示。

这里主要介绍一下rtl8019as网络控制芯片。rtl8019as是realtek公司生产的一种高度集成的支持iebb802.3标准的以大网控制器芯片，它支持8位位处理器。软件兼容ne2000，同时还支持微软的pnp(即插即用)规范。其主要特性如下:

符合ethernet ⅱ和ieee802.3标准;

支持跳线和免跳线两种工作方式;

全双工，收发可同时达到10mbps的速率;

内部有16k的sram;

支持 8位16位数据总线;

和ne2000系列兼容;

允许四个诊断led可编程输出;

100脚pqfp衬禁。

rtl8019as芯片内部主要可分为远程dma接口、本地dma接口、mac(介质访问子层)逻辑、数据编码解码逻辑和其它端口。isa总线接口即远程 dma接口是指主机对rtl8019as进行控制和操作的总线，本地dma接口是指rtl8019as与网络线的连接通道，作用是成控制器和网络线的数据交换。pnp(即插即用)逻辑部分主要是用来解决和 pc机的连接连接，bootrom端口作用是解诀远程启动问题:eeprom端口是用来操作rtl8019as和eeprom芯片93c46的接口，sram用来存放接收和要发送的数据:mac逻辑完成数据的发送和接收过程中的一些控制:当主机要发送数据时，将一帧数据经过远程dma信道送到以太网络控制器中的发送缓存内存中，然后发出传送命令，以太网络控制器在送出帧的数据后继而完成此帧的发送;接收数据时，串行数据组成字节送到fifo和 crc，发送逻辑将 fifo送来的字节在发送时脉的控制下逐步按位移出并送到crc，crc逻辑在接收时对输入的数据进行crc校验;将结果与帧尾的crc比较，如不同该帧数据将被柜收，如相问则送到接收缓冲区中，存到接收缓冲区收满一帧后以中断或缓存器标志的方式通知主处理器把数据读走。

4 以太网模块的软件设计

本系统程序是由keil c语言写成，主耍包括两部分:一是tcp/ip的实现，二是8019as的驱动程序。

4.1 tcp/ip协议的实现

tcp/1p实质上是一系列协仪的总称，是实现internet通讯的部分，包括十几个协议标准。传输的数据量很少且对实时性要求不是很高，不需要全部的协议，只要实现几个必要的就可以了;权衡之下，求在小代码、小资源需求和功能实现间一个平衡;只要实现了icmp(互联网控制报文协议)、tcp(传输控制协议)、ip(网络层协议)、arp(地址解析协议)4个协议。因为任何一个以太网数据帧要发送时都要知道对方的物理地址，这能过arp协议来，所以要实现arp协议，而ip协议是tcp和icmp协议数据的传输格式;tcp协议提供的、可重组服务;而icmp协议是调试时所不可缺少的。

4.2 rtl8019as驱动程序

(1) rtl8019as的初始化

开机复位信号接在以太网络控制器的复位接脚上，因此当开机后以太网络控制器一直会处于复位状态，直到主控制器发出开始命令为止，初始化步骤如下:

硬件重置;

cr写入21h，进入0页;

对dcr进行初始化;

对rbcr进行初始化:

对rcr进行初始化;

对tcr进行初始化;

接收缓仲区初始化包含bndry，pstrat，pstop，tpsr的初始化:

isr的值写入 ffh，允许中断;间对imr进行初始化;

cr写入61h，进入1页的对par0-5、mar0-7、curr进行初始化;

将以太网络控制器置于开始模式cr=22h;

将以太网控制器置0页，准备开始工作。

(2) 接受帧的过程

在接收数据时，当rtl8019as接收到一个以太网帧时，当这帧数据的目的地址是本地地址且crc校验正确时，启动本地dma把数据读入接收缓冲区，然后通过中断通知主控制器，主控制器通过远程dma把rtl8019as中的数据读走。这时一定要设置bnry指针，因为它需要用户未设置，每读走一个数据都要把它加l。当它到ox7f时自动返回为初始化值。

(3) 发送帧的过程

传送流程比较复杂筒言之有几个重要步骤:

ip层软件己准备好数据帧;

将数据帧写入数据通讯端口处;

判断cr缓存器的txp值是否为入若为1表示上一帧数据尚未传完，暂时不能传送此数据帧，若为0则可以传送;再发出发迭数据的命令，启动本地dma把数据发送到以太网上即可，需要注意的是一定要设置以太网的目的地址和源地址，协议类型等。

这里采用查询方式来处理。数据发送之前，我们要将发送数据封装成以太网的ieee802.3t或者dix ethernet v2标准的mac帧，并通过远程dma写到发送缓冲区中。往常，我们只须向缓冲区填写目的地址、源地址.数据长度/类型和数据，前同步码和fsc由 rtl8019as发送时，自动产生。标准的以太网数据帧如图3所示:

5 网络编程

borland公司推出的c++builder是一个功能强大的bbbbbbs应用软件开发工具，即可以编写一般bbbbbbs应用程序和控制台程序，也可以编写复杂的数据库应用和web服务程序。本课题就是利用c++builder软件的可视化特性和存取数据库来完成相关的网络功能。在c/s模式下，本来可以直接利用在bbbbbbs环境下的winsock组建来完成编程，但是由于考虑到可能需要了解相关的通信细节，而winsock组件在一定的程度上屏蔽了许多通信细节，所以采用了winsock api编程。在以太网过程中，主要使用udp协议通信，udp协议下socket通信流程如图5所示:

在c++builder中利用软件所提供的database desktop工具创建一个数据库，由于是在同一个开发环境下数据库的调用和数据的修改显得比较方便。

6 结束语

通过本课题的研究，以实验环境为背景的以太网远程控制系统是可以达到所设想的目的的，通过控制网络和通信网络的接合，可以方便的实现各种实验平台的联系，同时系统运行稳定，对于各种数据的集中分析处理会有比较大的帮助

一、PLC概述 
PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller),是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的,并逐渐发展成为以微处理器为,把自动化技术、计算机技术和通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。具有如下特点。 
1.高性、准确性 
可以说,到目前为止没有任何一种工业控制设备可以达到PLC的性。例如三菱F1,F2系列平均无故障时间可达30万小时,而A系列的性又比之高几个数量级。事实上,如果某种控制装置可以连续运行20年以上不出问题,在当前技术新瞬息万变的世界上,则可认为是永远不会坏的装置了。三菱公司已宣布,在今后它生产的PLC不再标性这一指标了,因为对于PLC,这一指标已经无意义了。 
2.编程方便、操作简单 
PLC采用与实际电路接线图非常接近的梯形图,这种图形编程方式易懂易编,就是普通的工人,也能在很短的时间内学会使用。 
从硬件方面来说,无论是接线、配置都其简单,只用螺丝即可进行全部接线工作。通常经实验室编程,模拟调试后,在现场很快就能安装调试成功。 
3.环境要求低 
PLC抗粉尘、抗冲击、抗干扰,适用于恶劣的工业环境。 
二、 PLC技术应用 
1.PLC在矿井提升中的应用 
煤矿矿井提升机是煤矿的重要设备之一,担负着提升煤炭、矸石、下放材料、升降人员和设备的重要任务,是煤矿生产的咽喉。其电控系统的技术性能和性直接影响煤矿的生产。以前我国矿用交流提升机大多为TKD型,其控制采用继电器、接触器等组成的有触点控制系统。这种控制设备存在触点多、接线复杂、性不高、维护困难等无法解决的缺点。 
PLC用处理开关量,替代以前提升机控制系统中众多的继电器、接触器、复杂的连线以及信号显示系统。由于PLC具有、准确、抗干扰能力强、易维护等优点,很好的解决了TKD控制系统无法克服的弊病,从而保证煤矿生产并提高生产效率。 
基于bbbbbbs操作系统,在计算机屏幕上实时动态反映提升机系统的所有运行参数和运行状态,如显示提升速度、提升高度、液压制动系统、装卸载系统和故障信息等画面,能使司机对提升机的运行状况一目了然。系统长期稳定的工作。 

2.PLC在胶带运输系统中的应用 
煤矿胶带机系统一般包括多条输送胶带机、转载胶带机、拣矸胶带机、刮板机、储煤及装车系统等。 
基于PLC的全矿井胶带运输机集中监控系统可以实现联锁控制和单机控制等多种控制模式,可以供操作人员根据现场实际情况灵活选用,确保在系统正常运行时操作灵活、易于维护,在系统出现故障或通讯中断时可以现场控制确保皮带设备的正常运行,提高了系统的稳定性。此外,基于PLC胶带运输机系统可实现防止打滑、拉绳、跑偏、纵撕、堆煤等多种保护功能,以便胶带运输机运行出现故障时,系统可以快速地作出反应。 
3.PLC在井底车场调度系统中的应用 
我国煤矿井下车场调度系统大多数采用型继电器联锁控制来实现。该控制方式触点多、接线复杂、性不高、维护困难,当矿下巷道拓展,机车线路发生变化时,系统修改工程量,且系统完成功能也受到继电器控制的限制,有些功能不能尽人意。 
采用PLC实现了井下道岔、信号灯、信号发送器等设备及信号集中控制,机车运行集中调度、联锁,并在模拟盘实时监视运行状态,从而保证井下机车运输,提高运输效率,减轻劳动强度,降低能源消耗。 
目前PLC控制技术除上述应用外,还在抽风机控制、压风机控制、水泵控制及矿车自动清洗等多方面得到了应用。而如何将各自立的PLC控制组成分布式系统共同完成矿井生产系统的监测、控制的方法,形成比较的整体控制方案,是一个值得探讨的问题。 
三、整体控制方案 
利用PLC控制器具有的模块化、可扩展性和通信联网功能,将矿井已采用的各自立的PLC控制系统通过工业以太网以及协议的转化集成在同一个数据网络中,构成三层网络结构来实现整个矿井的监测、控制。三层网络包括:现场的设备层(DeviceNet)、监控分站的控制层(ControINet)和调度的信息层(Ethernet/IP工业以太网)。这种模式已在神华矿井、山西柴沟煤矿得到了实现。下面简要介绍一下其所采用的罗克韦尔自动化的系统。 
将采用PLC控制技术的各监控分站,根据控制网络按生产关系和物理位置连接为一个统一的控制层(ControINet)网络。主干采用光纤传导模式与调度通过62.5/125μm光缆连接,构成整个控制层网络。ControINet网络采用并行时间域多路存取( CTDMA)加隐性令牌技术来控制节点对总线的访问,采用通用工业协议CIP保证它的上层协议通信。ControINet技术采取了一种新的生产者/客户通信模式,不仅支持传统的点对点通讯,而且允许同时向多个设备传递信息,从而提高了带宽利用率。采用光纤和中继器通讯距离可达几十公里,节点数99个。软件平台采用RSView32,通过SA Server实时采集各系统的数据,即可在调度实现操作控制。 
调度是全矿生产的监控指挥,所有的控制信息在这里汇总并由此发布。根据控制网结构,设置若干台监控主机,互为热备,分别连接ControlNet与EtherNet网关中的接口模块,而EtherNet接口模块接入矿局域网交换机,两种接口模块间经由ControlLogix网关背板直接通讯,完成ControlNet和EtherNet的互联互通。数据上传矿信息网后,可实现在办公终端监视生产过程,供决策部门和管理部门掌握生产新动态。 
四、结语 
矿井生产包括开采、掘进、运输、通风、、排水、供电、洗选等多个环节。在这些环节中,各种监测、监控系统繁多复杂,产品多样。各种的产品通过工业以太网以及协议的转化都能够在同一个系统配合使用,共同组成自动化系统。这种技术的应用将推动我国煤炭行业上一个台阶。 

一、简述 
多年来，可编程控制器(以下简称PLC)从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。 
二、PLC的应用领域 
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个行业，使用情况主要分为如下几类： 
1.开关量逻辑控制；2.工业过程控制；3.运动控制；4.数据处理；5.通信及联网。 
三、PLC的应用特点 
1.性高，抗干扰能力强。2.配套齐全，功能完善，适用性强。3.易学易用，深受工程技术人员欢迎。4.系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造。 
(1)安装与布线。动力线、控制线以及PLC的电源线和I／O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I／O之间应采用双胶线连接。 
PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。PLC的输入与输出分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。 
(2)I／O端的接线。输入接线：输入接线一般不要太长。输入／输出线不能用同一根电缆，输入／输出线要分开。尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。 
输出连接：输出端接线分为立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。 
由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。 
使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。 
PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制。

四、PLC应用中需要注意的问题 
PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施就可以直接在工业环境中使用。然而，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，因此在使用中应注意以下问题： 
1.工作环境 
(1)温度。PLC要求环境温度在0～55℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。 
(2)湿度。为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85％(无凝露)。 
(3)震动。应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，采取减震措施，如采用减震胶等。 
(4)空气。避免有腐蚀和易燃的气体，例如、等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。 
(5)电源。PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。 
2.控制系统中干扰及其来源 
现场电磁干扰是PLC控制系统中常见也是易影响系统性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。因此知道现场干扰的。 
(1)干扰源及一般分类。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。 
(2)PLC系统中干扰的主要来源及途径 
强电干扰：PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。 
柜内干扰：控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。 
来自接地系统混乱时的干扰：接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰。 
来自PLC系统内部的干扰：主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。 
变频器干扰：一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。 
3.主要抗干扰措施 
(1)电源的合理处理，抑制电网引入的干扰。对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。 
(2)正确选择接地点，完善接地系统。良好的接地是保证PLC工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。 
地或电源接地：将电源线接地端和柜体连线接地为接地。如电源漏电或柜体带电，可从接地导入地下，不会对人造成伤害。 
五、结束语 
随着PLC应用领域的不断拓宽，如何的使用PLC也成为其发展的重要因素。21世纪，PLC会有大的发展，产品的品种会丰富、规格齐全，通过的人机界面、完备的通信设备会好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制网络和通用网络的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。