摘要：随着信息技术的飞速发展，工业自动化系统结构正在发生着巨大的变化。根据不同的工业生产要求和现场设备要求，设计合理的网络结构，提高通信的开放性、可靠性、实时性和快速性，保证整个系统的高效运行，已成为我国工业发展的一大趋势。本文对通信网络在工业自动化系统中的应用进行了探讨和分析，以提高工业的竞争力。
关键词：工业自动化；自动化控制系统；通讯网络
如何根据工业生产的实际需求和现场设备设计合理的网络结构，保证通信系统在可靠、实时、开放、快速的环境中运行，已成为工业自动化领域研究的热点。由此可见，本文的讨论对工业自动化领域具有非常现实和重要的意义。
一、速度同步控制系统的建立
由于速度同步控制系统规模过于庞大，而文章字数有限，因此无法将其完全描述。所以，本文将模拟设计一种速度同步控制系统，进而在探讨实现其硬件组态和软件实现的基本构成。
1控制器的选择
众所周知，在工业自动化网络通信系统中，速度同步控制系统对实时性有很高的要求。因此，在控制器的选择标准中，计算速度和缓存空间往往是核心要素。但一般大型系统，其输入和输出控制点通常在几百到几千个点之间，相应的控制器类型是大中型的。由于控制器本身必须同时承担实时高速计算和数据通信的任务，仅靠上位机很难实现。针对这种情况，我们可以选择PLC控制。
2控制系统通讯网络的选择
在工业生产现场通常都是由多台交流变频器对电机进行控制的，这就意味着，选择必须有一种用于针对变频器和电机构成的速度闭环系统与控制器之间的通讯，也就是我们通常所说的现场级与监控级之间的通讯。
该层网络具有自己的独特性，但往往对通讯网络的要求极高：需要通讯稳定可靠，且传输速度快横向扩展性好。那么，我们以选择的PLC为例，就可选择Profibus—DP现场总线，与变频器智能从站构成现场级通讯网络。控制级网络其实是一种上层控制网络，其主要用于上层管理，这就决定了该系统需要具备与下层网络控制器有很好的耦合性，同时需要具备较强的横向、纵向扩展能力，最为重要的是其对传输速度的要求也较高。
二、抗干扰系统研究
虽然在专业控制装置的作用下，自动控制通信系统在工业生产环境中，干扰不大。因为，在整个设计过程中一般会采用多级抗干扰T干扰和选择性元件措施，可以让通信系统在恶劣的工业环境中，保持其运行的稳定性和可靠性。
然而，由于通信系统通常直接连接到现场I/0设备，这意味着存在大量的外部干扰，很容易穿透电力线或I/o传输线，最终导致控制系统误操作。随着应用环境的日益复杂，系统受到越来越多的内外干扰。
因此，为了确保在工业自动化系统中，通信网络能正常运行，您需要研究者和经营者在实际工作中，认真研究的源控制系统抗干扰信号，原因及其抑制措施，全面提高控制系统的抗干扰能力，保证和可靠性具有十分重要的意义。
1硬件抗干扰的措施
1.1抗电源干扰
从相关数据来看，电源波动造成的电压畸变或毛刺，有 70%是从电源耦合进来的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了解决这一问题，可以采用下列几种抗干扰方法：
（1）分离供电系统
动力电源回路中的断路器、接触器闭合、断开时，都会产生冲击电流或产生电弧，此时就会对信号产生干扰，那么解决这一问题，可以把系统的动力电源和控制电源分成两路，即动力电源由普通三相380V交流电源供应；控制电源由UPS电源供应。
（2）使用隔离变压器
因为电源变压器是电源部分的主要元件，因此，为了更好的减少电网中的干扰，通常选择变压器容量应比实际需要大1.2～1.5倍左右的隔离变压器。同时，在实际的使用过程中，需要确保变压器的屏蔽层良好接地，同时次级线圈连接线一定要使用双绞线，这样才能更有效的减少电源线间干扰。
1.2接地
接地是系统结构、设备装配和现场安装的重要组成部分。一般来说，接地主要是为了实现以下两个目标，即防止触电，为设备和系统提供参考电位，提高抗干扰能力。前者一般称为安全接地，后者称为功能接地。
1.3合理布线
在抗干扰措施中，合理布线是重要的途径。因此，在布线的过程中，应该尽可能的根据实际的需要，采用有效的布线方式，包括对导线的类型、线径的粗细、走线的方式等方面的合理控制。
（1）电缆选择
必须要严格根据回路的特点，选择最恰当的电缆和铺设方法，以便能够达到不用或少用特殊的、格昂贵的电缆就能到达的效果。基本原则就是：以经济和效果为前提，兼顾实施方便而尽量减少电缆品种。
（2）电缆铺设
合理敷设电缆可大大减少电磁干扰。由于电力电缆是高压大电流线路，当信号线相互靠近时，不可避免地会产生干扰。因此，在布线时，要尽量将电源线、信号线和通信线分开。另外，在控制柜外接线时，要保证通信电缆、控制电缆、电力电缆和输入/输出电缆是分开接线的，并且它们之间的距离要按照要求在合理范围内。
2软件抗干扰措施
由于硬件抗干扰存在随机性，尤其是在现代工业环境中，硬件干扰很难排除或者是杜绝，因此，就需要充分发挥软件的灵活性，全面的提高系统抗干扰能力。
（1）通过“看门狗”，对系统的运动状态进行监控
由于PLC内部的软元件丰富，因此，抓住这一特点可以设计一些程序，有效的屏蔽输入元件的误信号，进而能够有效的避免输出元件的误动作。那么在设计应用程序时，就可以充分发挥“看门狗”对系统各组成部分运行状态的监控。
（2）提高输入信号的信噪比
提高输入信号的信噪比，也是抗干扰的有效途径。通常会选择软件数字滤波，来确保有用信号的真实性。
三、结束语
总之，在现代工业自动化控制系统中，通信网络能否正常使用，过程是否稳定流畅，决定了系统的效率。因此，研究人员和运营商有必要根据自己的工作，制定切实有效的通信系统，制定有效的抗干扰措施。
参考文献：
[1]冯冬芹，黄文君等.工业通讯网络与系统集成[M].北京：科学出版社，2005.
[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2012.
论文作者:张艳响
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第23期
论文发表时间:2019/6/12
标签：抗干扰论文; 控制系统论文; 干扰论文; 系统论文; 网络论文; 电缆论文; 电源论文; 《建筑细部》2018年第23期论文;