PLC型DCS控制系統(tǒng)在自動化生產線電子控制系統(tǒng)中的應用

白剛++賈新強

摘 要：DCS控制系統(tǒng)產生與發(fā)展的基礎是單回路微機控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)對通訊技術、計算機技術、過程控制技術以及CRT顯示技術進行了全面綜合，通過分層分級形式與集中操作、分散控制、分而自治以及分級管理設計原則對以往計算機控制危險、復雜的人機聯(lián)系及模擬儀表功能單一等存在的不足進行了有效解決，DCS控制系統(tǒng)本身所具有的通用靈活性與安全可靠性等特征，使其被廣泛應用于工業(yè)控制領域。本研究首先分析與探討電子控制系統(tǒng)，并闡述PLC型DCS控制系統(tǒng)，對自動化生產線電子控制系統(tǒng)設計進行重點論述，進而分析自動化生產線電子控制系統(tǒng)中PLC型DCS控制系統(tǒng)的應用，以期能夠實現(xiàn)自動化生產線電子控制系統(tǒng)的全面、科學發(fā)展。

關鍵詞：PLC；DCS控制系統(tǒng)；自動化生產線；電子控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP13 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）05-00-02

0 引 言

早在20世紀中后期，工業(yè)生產中就已經(jīng)開始應用DCS控制系統(tǒng)，但是到20世紀90年代，工業(yè)中開始廣泛應用PLC型DCS控制系統(tǒng)，并主導著工業(yè)現(xiàn)場控制領域的發(fā)展與進步。本文研究對象為水泥生產自動化生產線，且生產線主控系統(tǒng)本質與核心是西門子S7-400控制單元，現(xiàn)場通訊總線確定為P ROFIB USDP，并以IO分布式 ET200M接口模塊和S7-300信號模塊兩組共同形成控制系統(tǒng)收集環(huán)節(jié)[1]。本研究以此為基礎，對自動化生產線電子控制系統(tǒng)設計方案進行重點論述，進而分析自動化生產線電子控制系統(tǒng)中PLC型DCS控制系統(tǒng)的應用，以期能夠實現(xiàn)自動化生產線電子控制系統(tǒng)的全面、科學發(fā)展。

1 自動化生產線電子控制系統(tǒng)設計方案

本文研究對象選擇水泥工藝中的自動化控制系統(tǒng)，同時在現(xiàn)場單元中應用新型DCS控制系統(tǒng)，其主要功能是監(jiān)視管理現(xiàn)場數(shù)據(jù)與設備。自動化生產線電控系統(tǒng)配置如圖1所示，一般來說，控制系統(tǒng)內部的中控室環(huán)節(jié)由軟件、工程師與操作員站硬件組成。起始量輸出、輸入繼電器、信號處理設備、模擬量隔離器及卡件等屬于電子控制柜范疇，控制單元、通訊總線、通訊模塊及隔離設備共同組成DCS（集散型計算機控制系統(tǒng)）[2]。該水泥廠應用設備中有一個中央控制室（CC），對熟料燒結、石灰石破碎、生料運輸與調配等相關數(shù)據(jù)予以收集，對相關參數(shù)設定進行有效控制，以此對物理設備系統(tǒng)運行實施自動化控制，中央控制室中，工作人員都可以操作與管理車間相關的工藝參數(shù)。此外，中央控制室還包括報警打印機、工程師站、報告打印機及操作員站等。修改邏輯程序是工程師站的重要工作任務，用以實時維護與控制系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡的目的主要是確保系統(tǒng)能夠安全運轉，特別是可靠傳輸信號，通常以光纖作為通訊介質，F(xiàn)CS（現(xiàn)場控制站）方面，根據(jù)實際生產發(fā)展情況，可將控制區(qū)域進行六個控制站的劃分，分別為：石灰石破碎遠程站、原料粉磨站、水泥包裝控制站、窯尾控制站、燒成窯頭控制站和水泥粉磨站。水泥廠控制站中，通常會將若干自動控制模塊安裝在低壓配電室中，由此對DCS控制系統(tǒng)的完整性與統(tǒng)一性極為有利。

圖1 自動化生產線電控系統(tǒng)配置示意圖

2 自動化生產線電子控制系統(tǒng)PLC型DCS控制系統(tǒng)的應用

2.1 功能說明

設定機組電機開啟順序方面，依照機組步狀態(tài)字，確保電機啟動功能方面能夠與設定時間間隔相符合，依照機組狀態(tài)字命名規(guī)定，可以借助機組號對相關步狀態(tài)字加以匹配，還可以通過步狀態(tài)字查詢對應機組號。內部邏輯在電機控制功能中完成任務后，會向DR管腳輸入運算結果，控制電機運行狀態(tài)[3]。根據(jù)相關經(jīng)驗，一般開啟電機的時間會控制在1 s以內，該電機啟動時間與多數(shù)電機要求相符合，對一些延遲啟動時間的電機，可通過延遲程序進行相應延長。

對于電機聯(lián)鎖程序，該電子控制系統(tǒng)包括三種聯(lián)鎖信號：設備聯(lián)鎖、啟動聯(lián)鎖及運行聯(lián)鎖。連鎖滿足定義代表數(shù)字是“1”，也就是說，設計程序可以啟動，不滿足則用“0”表示，也就是說禁止啟動設計程序。啟動聯(lián)鎖方面，一般大型設備均輸出一個啟動指令，在功能模塊中接入信號。運行連鎖方面，根據(jù)相關工藝程序，可常規(guī)啟動設備前所有設備，這樣該設備才有得到啟動指令的權利。電機控制字方面，可將所有控制位合成一個整體字節(jié)，向功能模塊直接傳輸，使其更為快捷與高效。編號上，電機狀態(tài)字依照統(tǒng)一規(guī)則實施統(tǒng)一編排。電機下位調試方面，一般下位調試在這種電子控制系統(tǒng)中會直接調試STEP7編程[4]。

2.2 計算機監(jiān)控組件

邏輯程序控制系統(tǒng)在電子控制系統(tǒng)中具有獨立性，兩者是彼此自主運行、具有不同特征的控制單元。但是，因為兩者均在總線網(wǎng)絡和通訊協(xié)議后應用，所以這兩大控制單元具有整體性特征。通訊中介主要是工業(yè)以太網(wǎng)，一方面能夠為控制站和控制站通訊服務，另一方面還可當作控制站和操作站的穩(wěn)定介質，對站點數(shù)據(jù)傳輸極為有利。該系統(tǒng)在控制現(xiàn)場模塊與站點間，通過分布式IO滿足通訊之需，通過安全、穩(wěn)定通訊總線向控制單元及時發(fā)送現(xiàn)場信號。對于PLC型DCS控制核大腦，具體包括網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)、計算機監(jiān)控組件、邏輯程序控制系統(tǒng)，也就是說，現(xiàn)場應該配備完善的計算機監(jiān)控設備，由此DCS控制系統(tǒng)就能夠精確、高效、及時的完成電子控制任務[5]。

3 結 語

DCS控制系統(tǒng)產生與發(fā)展的基礎是單回路微機控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)對通訊技術、計算機技術、過程控制技術以及CRT顯示技術進行了全面綜合，通過分層分級形式與集中操作、分散控制、分而自治以及分級管理設計原則，對以往計算機控制危險、復雜的人機聯(lián)系及模擬儀表功能單一等存在的不足進行了有效解決，DCS控制系統(tǒng)本身所具有的通用靈活性與安全可靠性等特征使其被廣泛應用于工業(yè)控制領域，將PLC型DCS控制系統(tǒng)應用于自動化生產線電子控制系統(tǒng)中，有利于自動化生產線中電子控制系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。

參考文獻

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[2]呂濤，李理. 基于MCGS系統(tǒng)的DCS總線接口的設計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術，2008，31（4）：154-155.

[3]秦常貴.基于PLC的組合機床的電氣控制系統(tǒng)設計[J]. 機電產品開發(fā)與創(chuàng)新，2011，24（3）：152-154.

[4]鄧潔清，袁宇波.基于PLC模塊的變電站自動化測試仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)及應用[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（24）：157-160.

[5]周瑩. 電子控制系統(tǒng)在自動化生產線中的設計及實現(xiàn)[J].科技展望，2015（2）：169-170.