DCS和PLC控制系統在冶金自動化中的應用

張艷艷

【摘 要】在自動化生產線電子控制系統中，加強對PLC型DCS控制系統的應用，能夠有效提高系統運行的穩定性可靠性。文中對電子控制系統的整體設計進行了簡單介紹，并從各個方面對自動化生產線電子控制系統中PLC型DCS控制系統的應用進行了詳細探討，希望能夠為其應用研究提供參考，促使其不斷完善和升級。

【關鍵詞】PLC型DCS控制系統；電子控制系統；自動化生產線

一、電子控制系統的整體設計

單回路微機控制系統是整個DCS控制系統中最主要的組成部分，通過該系統，可以對通訊、過程控制、計算機以及CRT顯示技術等進行有效融合，使其集中在同一個系統中進行集中控制。同時，在微機控制系統中，通過分層和分級的方式，還能夠實現整個系統控制的分級管理，有效解決了傳統控制系統中存在的計算機控制危險，降低了人機之間聯系的難度。與傳統工業生產控制系統相比，DCS控制系統不僅能夠有效提高自身的控制和生產效率，還具有比較高的安全性和可靠性，因此，其一經在工業生產中進行使用，便成為控制領域的代表，并一直主導著該領域的發展。

PLC可編程控制器所具有的最大優勢便是速度快、控制靈活，而這兩點，恰恰是傳統控制器所欠缺的，因此，其一經問世，便迅速替代了傳統的機械觸點繼電器。與機械觸點繼電器相比，PLC不僅因為其自身直接與計算機相連，依靠電磁傳感，大大節省了了傳感系統的返回時間系數，還因為避免了依靠穩定性不強的導線進行連接，而擁有更高的穩定性。除此之外，PLC由于其自身便能夠進行編程，可以根據工業生產以及系統控制需要靈活的進行調整，大大方便了對系統進行調整和控制的靈活性，在提高穩定性的同時，也進一步提高了工業生產的效率。因此，當其與DCS控制系統進行有效結合之后，便開創了自動化生產線電子控制系統的新時代，一直未能被取代。

本文中作為例子進行研究的水泥生產自動化控制系統，在現場單元中應用的便是PLC型DCS控制系統，其主要作用是對現場數據變化以及各生產設備運行情況進行監管，并根據具體生產需要進行實時調節。在控制系統中，其主要組成結構包括由操作員、工程師以及軟件組成的控制單元；各線路組成的通信總線；起始量輸入和輸入繼電器、信號處理設備組成的通訊模塊以及用于生產的隔離設備等。以上各個部分綜合組成DCS控制系統，并通過該系統對整個水泥自動化生產線進行全過程控制，以保證系統控制的有效性和生產的高效性。

二、自動化生產線電子控制系統中PLC型DCS控制系統的應用

（一）系統功能

在對機組開啟順序進行設定的過程中，通常情況下會采用機組步狀態字的方式進行設定，這樣能夠保證所設定的時間間隔與電機保持同步。但是，在設定過程中需要主語，由于步信號也屬于脈沖信號，所以當控制功能中內部邏輯顯示已經完成任務之后，其會繼續將運算結果輸送給DR管腳，進而對電機的運行狀態進行控制。而通常情況，為了確保所設定的控制開啟時間與當前市面上大多數電機保持一致，所設置的時間大多為1s，而如果控制系統中電機的啟動時間大于1s，則需要對程序的開啟時間進行適當延長，使其能夠與電機保持一致。

在電子控制系統中，電機連鎖程序主要包括設備、啟動以及運行連鎖三種信號，并分別以數字1和0代表系統可啟動和不可啟動設計程序。通常情況下，在啟動連鎖中，大型設備都只輸出一個啟動指令在功能模塊中接入信號。而在運行連鎖中，則需要先啟動所有設備，只有這樣控制單元中才會發出允許設備啟動的指令。在系統控制中，需要按照預先設定好的規則對所有電機的控制字進行編輯，如果想要啟動電機，就將相應電機的控制字調整到0的位置即可，而如果想要恢復運行，則對其控制字進行復位，這樣不僅實現了電機控制的便捷性和高效性，還能夠有效避免因為錯誤區分電機控制位而影響整個生產線的自動運行，影響生產效率。

（二）計算機監控組件

在電子控制系統中，邏輯程序控制系統是自主獨立運行的，并非與電子控制系統屬于同一個控制單元，二者互不影響。但是，這并不代表二者之間就沒有關系，相反，其還擁有整體性，其主要原因是因為兩者均在總線網絡和通訊協議額后應用，并且主要通訊中介都是以太網，這樣不僅能夠對控制站和操作站之間的協調性進行穩定，有利于數據傳輸，還能夠更好的滿足控制站的通訊需求，提高系統運行的穩定性。在本文所研究的水泥自動化生產線電子控制系統中，其位于現場和站點之間，組成結構主要包括通訊和邏輯程序控制系統以及計算機監控組件；在該生產線電子系統運行的過程中，通過所應用的PLC型DCS控制系統，便能夠實現對整個生產線運行狀態的監管，方便、快捷，并且具有較高的穩定性和安全性。

（三）軟件功能設計

在電子控制系統中，軟件的功能主要包括兩個方面：

1.監測功能

主要包括對整個電站運行狀態的監測、設備故障的監測、系統運行問題的監測以及對所有設備的運行信息進行顯示；其中，電站運行狀態的監測指的是對生產線的運行參數和狀態進行監測；設備故障監測主要指的是對生產線中設備的故障位置、類型進行監測，并在監測到故障后及時發出警報通知相關管理人員。

2.控制功能

其也是DCS控制系統的主要功能，包括信息的儲存與打印以及對電站運行的控制等，在該方面，需要充分體現DCS操作簡單、方便快捷以及穩定性和安全性高的特點；在控制功能中，信息的儲存和打印主要是為了方便相關管理人員對設備的運行狀態進行查詢，以便針對性解決設備的重復故障和相似故障。

三、通信協議和格式設計

此系統的通信協議一般采用Modbus協議和RTL通信模式實現信息的收集與儲存。在DCS控制系統，所采用的通信協議一般都是Modbus協議，通信模式為RTL。但需要注意，在對Modbus協議進行使用之前，一定要采用16位CRC對系統數據進行校驗，避免影響系統運行的穩定性和可靠性。由于DCS系統的數據量大，所以在RTL通信模式下，最好采用中斷方式對數據進行發送，并通過上位機查詢和讀取數據。

在對PLC可編程控制程序進行設計的過程中，為了方便對系統進行操作，使用采用直觀性比較強的FBD語言對系統功能進行編輯。而PLC與上位機之間的通訊，通過查詢方式來實現，采用Com2作為通信端口，擁有1個停比位，也不采用奇偶校驗位，以此來提供系統控制的便捷性。？

四、結語

綜上所述，從以上三個方面全面考慮選擇控制系統，根據過程對象復雜程度的不同、控制系統可靠性要求的高低，合理選擇不同類型的控制系統對保證冶金生產過程控制的自動化水平、降低工程造價具有十分重要的意義。

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