基于Q系列PLC三层网络及冗余控制系统的设计

摘要

随着工业自动化水平的不断发展，基于PLC的控制系统在网络化的道路上得到迅速发展。目前，PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是迅速向开放式系统发展。PLC与现场总线技术及各种高速网结合在一起，构成具有多个网络层次的工业控制网络；在上层，PLC网络系统还可通过以太网，实现PLC网络系统的远程控制，以及与计算机管理系统联网，实现管控一体化。伴随着PLC网络系统的发展，系统的可靠性显得越来越重要。面对一个具有多层网络的庞大的控制系统，在关键的环节实现冗余，对提高其系统整体可靠性和稳定性，具有积极的意义。为了展示现代的高可靠性的PLC网络控制系统，配合我校的精品课程建设，本课题设计了工业级的具有冗余功能的三菱PLC三层控制网络，可为教学提供最接近实际的大型实验平台。
　　 本文首先讨论了如何构建基于三菱PLC的三层控制网络。在现场层，采用三菱的FX2nPLC设计底层的传送带系统、机械手系统以及基于Q系列PLC的伺服分拣系统，通过CC-Link现场总线构成底层网络，实现所设计的多个PLC控制系统通过基于CC-Link底层网络进行通信；在控制层，通过三菱的MELSECNET/H网实现三菱高性能Q系列PLC的互联互通；在信息层，通过以太网实现Q系列PLC网络与信息层的通信。在此基础上，对系统的关键环节进行了分析，提出了提高网络系统可靠性的方案，对三菱高性能Q系列PLC的CPU和控制层的网络进行了冗余设计，并对冗余系统进行了相关的性能分析。为了对网络控制系统进行集中监控，采用了易控组态软件进行系统的上位监控设计，并利用易控组态软件的web发布功能，可通过以太网络对整个PLC三层网络冗余系统进行远程监控。本文重点是讨论了PLC网络系统的分层设计思想、冗余控制的实现以及上位及远程监控系统设计。
　　 本项目完成了整个系统的调试，实现了底层控制系统的控制功能、三层PLC网络系统的冗余功能以及系统的上位及远程监控功能，为教学提供了当今先进的高可靠性网络系统实验平台。