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基于工业以太网的分布式智能传输控制

系统分析

摘要：随着工业的发展，自动化水平的提高，生产流水线的自动化水平不断

提高，大量的电动机控制设备已投入到流水线中，而传统的工业控制设备一直被

国外厂商所垄断，国产的PLC系统无法与之相结合。本文介绍了一种基于工业以

太网的分布式智能传输控制系统，通过与PLC组网的特殊通讯模块实现对电动机

的智能传输，并对其工作原理、硬件结构、各子板卡的功能和选择进行了详细的

说明。该系统在实际生产中得到了检验，能够在复杂的工业环境中稳定可靠地工

作。同时，还增加了条码扫描、存储等功能，满足了我国某些行业的特定要求，

使得条码的使用更加广泛。

关键词：工业以太网；分布式；智能传输控制系统

引言

近几年来，我国工业控制市场的规模很大，外国公司利用专利技术和其他技

术手段，迫使用户在使用国外的主要控制设备后，很难与国内的下游产品进行匹

配。所以，突破工业控制产品的特殊通讯协议的局限性是非常重要的。

该系统采用工业以太网与PLC进行通讯，通过RS485接口，利用ModBus协

议对变频调速进行控制。另外，该系统还具有手动控制，信息存储，条码扫描，

参数配置，本地IP设置，位置检测，状态指示等，其上游由PLC统一管理，下

游控制电机。该系统安装成本低，施工周期短，维护方便，故障诊断简单，性价

比高，适用于汽车装配生产，物流分拣，自动化仓储，食品药品灌装等生产流水

线。

一、系统架构设计

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为了满足国内行业应用场景复杂、功能多样化的要求，本系统根据功能分为

通信、控制、存储、面板四大模块，每一块板都有各自的功能，可以利用工业以

太网进行固件更新，方便了系统的扩充和维护。系统的外部采用工业以太网与

PLC相连接，并利用CAN总线与系统内的各个板卡进行连接。

通信盘的主要功能是与PLC通信，对命令进行分析后，送至主控板或存储器。

主控面板的主要作用是根据PLC的要求对变频调速系统进行存取，由变频调速系

统对电动机进行工作，并对其进行状态参数采集。存储卡具有存储卡、条码扫描

等辅助功能.该面板具有各种数字接口、按键和指示灯，可实现人工操作。

二、控制板

主控制板是整个控制系统的核心，它与通讯板、存储板、面板、变频器、接

触器等连接在一起。主控面板的主要功能有：接收PLC指令，控制变频调速电机

稳定运行，反馈电机状态，接收配置参数，抱闸制动检测，断路器状态检测，温

度监测，风机运行控制等[1]。

针对实际应用需求、工作环境和电子元件标准化的要求，采用ST公司的

STM32F103作为控制芯片。本控制器具有低功耗、高主频、丰富的I/O接口，具

有UART,SPI,CAN,SDIO,USB,FSMC,I2C等多种接口，有些GPIO甚至能承受

5V的电压，以适应各种外部设备对控制器的需求。同时，采用ADM811芯片作为

功率监控芯片，其应用成熟，成本低廉，封装尺寸小。由于电机在运行过程中会

产生较大的噪音，因此采用差分线方式进行通信可以减少噪音对通信的影响。

CAN总线采用差分方式进行数据传输，其传输速度达到1Mbps，能有效地阻

止工业环境中的干扰，确保数据传输的准确性，同时还提供了差错处理和纠错机

制，确保了数据的可靠传输。本系统采用TI公司的隔离式CAN接口芯片

ISO1050，其隔离电压高，抗干扰能力强，具有串线、过电压