摘  要：以SIEMENSPLC网络的应用为例，对大型火电厂输煤控制系统中各设备控制用PLC如何进行网络连接与配置，以达到各设备间工作协调，从而实现生产金字塔管理与控制作了简单的描述。

关键词：PLC；联网；输煤控制

一、引言

随着火电厂规模和单机容量的扩大，许多大型工矿设备在输煤系统得到广泛应用，且多数具备自动或半自动功能，如翻车机、斗轮机、入场煤采样机、入炉煤采样机和环式给煤机等都有各自的PLC控制系统。如何组织和管理好这些大型设备，使整个输煤系统在最高效率状态下运行，是国内火电厂输煤专业发展中需要解决的首要问题。全集成化的输煤过程控制器网络是能够满足对输煤设备的管理与控制要求的好途径。

二、PLC联网的目的

1、提高控制范围及控制规模

可编程控制器（PLC）多安装于现场，用于当地控制；如果进行联网，则可实现远程控制。联网距离可以为几十至几千米或更远，大大提高了PLC的控制范围，联网后还可增加PLC可控制的I/O点数。

2、实现综合及协调控制

要使各设备协调工作，较好的办法是将分别控制各设备的PLC进行联网。而设备间的工作协调，则靠联网后PLC间的数据交换解决。

对于若干设备及装置组成的生产线，PLC联网后则可进行综合控制，把对设备级的控制提高到对生产线的控制。

3、实现计算机监控及管理

由于计算机具有强大的信息处理及信息显示功能，工业控制系统已越来越多地利用计算机对系统进行监控与管理，而要计算机实现这个功能，则必须将PLC与计算机联网，从而实现以下功能：

• 读取PLC工作状态及PLC所控制的I/O点状态，并显示在计算机的屏幕上，以便于人们了解PLC及其控制设备的工作状态。

• 改变PLC工作状态，以及向PLC写数据。这样做可改变PLC所控制设备的工作状况或工作模式，起到干预控制的作用。

• 读取由PLC所采集的数据，并进行处理、存储、显示及打印。

计算机与PLC联网后，再使用相应的编程软件（如梯形图或流程图）及其它高级语言编程，比较方便；可简化系统布线、维修，并提高工作的可靠性；可对现场智能装置（包括智能设备、智能仪表、智能传感器等）进行管理，充分发挥这些装置的效益，推进生产自动化、智能化。

三、PLC网络的结构

以国内输煤系统应用较多的SIEMENSS7/S5系列PLC器件为例阐述PLC网络的结构。

1、生产金字塔结构

PLC制造厂家常用生产金字塔PP（Productivity Pyramid）结构来描述它的产品所能提供的功能。图1为SIEMENS公司的金字塔。它表明SIEMENSPLC及其网络在工厂自动化系统中由下到上、在每层都发挥作用：金字塔顶部负责生产管理，金字塔底部实现现场测量与控制，金字塔中间层负责生产过程监控及优化。

2、SIEMENSPLC网络的复合型网络拓扑结构

PLC网络的分层与生产金字塔结构中的分层不是一一对应的关系，后来的几层功能可以合并由、 1层子网去实现，只要这几层功能中传送的信息对通信的要求基本一致。采用复合型结构不仅使通信具有适应性，而且具有良好的可扩展性。

以一个典型的工厂自动化系统3级网络结构为例。基于现场总线PROFIBUS－DP/PA控制系统位于工厂自动化系统中的底层，即现场级与车间级。现场总线PROFIBUS是面向现场级与车间级的数字化通信网络。
各层的主要功能分述如下：

（1）现场设备层：

主要功能是连接现场设备，如分散式I/O、传感器、执行机构、开关设备等；完成现场设备控制及设备间连锁控制，如1台加工设备控制、1条装配输送线或1条生产线上设备之间的连锁控制。主站（PLC，PC机或其它控制器）负责总线通信管理及所有从站的通信。总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主站中，并由主站执行。

（2）车间监控层：

用来完成车间主生产设备之间的连接，如1个车间3条生产线主控制器之间的连接；完成车间级设备监控，包括生产设备状态在线监控、设备故障报警及维护等。通常还具有诸如生产统计、生产调度等车间级生产管理功能。车间级监控通常要设立车间监控室，有操作员工作站及打印设备。车间级监控网络可采用PROFIBUS－FMS，它是一个多主网，这一级数据传输速度并不是最重要的，而在于能传送大量信息。

（3）工厂管理层：

车间操作员工作站可通过集线器与车间办公管理网连接，将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为工厂主网的一个子网，通过交换机、网桥或路由器等连接到厂区骨干网，将车间数据集成到工厂管理层。车间管理层采用以太网，即IEC802．3，TCP/IP的通信协议标准；厂区骨干网可根据工厂实际情况，采用如FDDI或ATM等网络。

四、输煤控制系统PLC网络的配置

整个输煤程控网络的配置如图2，整套网络全部采用SIEMENS的设备，这样可以使用现场总线技术，实现完全的分布式结构，并充分获得这一先进技术所带来的好处。

1、网络最上层为以太网，2台PLC直接挂接在网上，实现双机热备，以便可靠地将输煤系统的状态和参数传送至全厂MIS。同时通过以太网将化验站、分炉计量和皮带秤来的信息也送至MIS。

2、网络第2层为PROFIBUS－DP网，5台PLC分属输送机子系统、翻车机子系统、斗轮机子系统1、环给子系统、斗轮机子系统2，在运行各子系统的同时通过PROFIBUS－DP网络与PLC1和PLC2进行通信，以便接收参数或发送状态。操作员站和工程师站连接在PROFIBUS总线上作为监控站，可完成远程编程、修改参数及在线监控功能。

3、网络第3层为远程I/O链路：AS－i接口层，远方现场的一些执行器、传感器或小型模块（LOGO！）通过DP/AS－I链接器和PROFIBUS－DP网络进行通信，以便接收参数或发送状态。

4、网络具体配置如下

• PLC1，PLC2：采用S7－400系列CPU415－2DP，外加以太网通信模块CP342－1；

• PLC3，PLC4，PLC5，PLC6，PLC7：采用S7－300系列CPU315。

• 操作员站和工程师站：采用PG760，它是一种功能强大的台式计算机，与通常的AT/Micro DOS/Windows PC机兼容。PG760有集成的MPI接口。选择CP5411网卡可连接到PROFIBUS－DP上。配置STEP7编程软件包可作为编程设备使用。使用PG760通常还要配置WINCC等软件包作为监控操作站使用。

五、结束语

一个面向整个输煤过程的并能满足整体协调、管控协调、可靠性高、组态灵活且简单实用的PLC网络，是当前大型火电厂自动化控制工作中的重要环节，也是为达到提高生产效率、节能降耗的目的所势在必行的。