自動化生產線電子控制系統中PLC 型DCS 控制系統應用研究

祖艷竹

(云南錫業職業技術學院，云南紅河，661000)

1 電子控制系統的整體設計

自動化生產線電子控制系統通過單回路微機控制系統，對計算機的通訊、過程控制以及顯示技術等進行融合，通過分層以及分級的方式，將系統控制進行分級管理，從而降低計算機的安全風險，與傳統的工業生產控制系統相比較，DCS控制系統具有較高的安全性，成為工業生產過程中的主導。PLC 可編程控制器靈活性強且速度快，彌補傳統工業生產的不足之處，帶機械化的觸點繼電器，節省計算機傳感系統返回時間，盡量避免控制器出現不穩定因素出現，便于PLC 能夠順利進行編程，也能夠根據工業生產的具體情況進行調整，進一步提升工業生產的工作效率。因此，將PLC 與DCS 相結合在一起，也為我國工業生產開創全自動化生產線電子控制系統時代[1]。

本文研究對象則是選擇水泥工藝的全自動化控制系統，結合新型DCS 控制系統，監管現場數據以及設備等。如圖1 所示，控制系統內部的中控室環節通常由軟件、工程師以及操作員站硬件所構建而成，由通訊模塊、控制單元以及隔離設備等構建而成的DCS 系統。水泥廠的應用設備中配備中央控制室，對熟料的燒結、石灰石的破碎等相關數據進行收集，都參數設定進行合理的控制，從而實現自動化控制，這樣工作人員能夠在車間內操作相關工藝參數，修改邏輯程序，定期為控制系統，確保數據信息能夠正常運轉，FCS（現場控制站）能夠通過實際發展情況將控制區域劃分為石灰石破碎遠程站、水泥粉磨站、原料粉磨站、水泥包裝控制站、窯尾控制站以及燒成窯頭控制站，各個控制站做好各自崗位工作，保證控制系統的統一性與完整性，推動生產流水線高效率運轉，從而生產出客戶所需的水泥[2]。

圖1 自動化生產線電控系統配置示意圖

2 PLC 型DSC 控制系統在自動化生產線電子控制系統中的應用

2.1 功能說明

為了能夠確保控制系統的啟動能夠與設施時間相符合，設定集主電機往往存在著開啟順序，按照記住狀態字的命名與相關聯的步狀態字進行匹配，反之也可通過步狀態字查詢到與系統相對應的機組號。比如說某一車間的機組步狀態字顯示地址為MB45 ，0-3 則為第一部到第四步的步啟動步狀態，那么4-7 則為停止使能，工作人員應當注意，其中的步信號同時也是指代脈沖信號。當計算機控制系統功能完成內部邏輯工作后，則會開始向DR 管腳輸入運算結果，從而控制計算機的內部運行[3]。

2.2 計算機監控組件

電子控制系統具備一定的獨立性，二者之間是自主運行且具備不同特征的控制單元。因為二者之間存在總線網絡以及網絡通訊協議等協議，所以二者具備整體性特征。計算機的通訊中介主要是借助于以太網，能夠為控制系統的控制站以及通訊數據傳遞進行服務以外，也可以作為控制站以及操作站的穩定介質，保障控制器的數據傳輸。計算機的監控系統基于控制現場模板與站點之間，能夠滿足于分布式IO 的需要，通過安全且穩定的通訊線率，及時向現場發送信號。PLC型DCS 控制系統包含網絡通訊、計算機監控組件以及程序控制這三大環節。因此，工業生產現場需要配備完善的監控設施，這樣DCS 控制系統才能夠為精準、高效的完成電子控制設備所下達的任務。

2.3 軟件功能設計

電子控制系統軟件功能主要包含監測以及控制功能這兩方面，該項系統的軟件控制操作起來非常簡單，功能十分齊全且可視性較強。

(1)監控功能

計算機監控組件通常是對電站的整體運行情況進行系統化的檢測，其中還包括設備故障檢測以及運行問題等。電站運行狀態則是對生產線的運行狀態進行檢測，設備故障檢測則是針對故障位置以及故障類型等進行檢測，同時還能夠在檢測到設備故障后，及時通知相關工作人員進行維修。

(2)控制功能

通常情況下，電站的運行情況以及生產線的基本參數會通過系統監控界面進行集中顯示，便于工作人員對設備的運行情況進行實時檢測，并自動判定故障發聲位置及其類型。系統也會將這些故障信息全部儲存于計算機內，便于工作人員隨時進行查詢處理，也便于工作人員分析電站運行情況。在自動控制模式下，計算機的工作狀態會改變為由PLC 自動控制管理，他會根據各項設備的運行狀態進行自動控制，避免系統在運行過程中出現操作無序且任意的情況，最終致使系統出現損壞。系統的安全是通過用戶操作權限以及優先級進行決定的。如表1 所示，為了限制軟件系統，通常在采用遙控以及手動模式下進行優先級的設置，從而避免系統的混合使用，導致系統出現操作上的失誤，繼而出現故障。運用PLC自動控制管理能夠提升系統的穩定性以及安全性，便于后期出現類似故障進行便捷處理[4]。

表1 系統的控制功能

2.4 通信軟件設計

(1)通信協議以及格式設計

系統的通信協議，往往是采用Modbus 協議以及RTU 通信模式進行數據信息的收集以及儲存的。工作人員在使用Modbus 協議時，需要對數據信息進行檢驗，最后再在通信模式下采用16 位CRC 進行系統的校驗，從而提升系統的穩定性。PLC 在接收到命令后，會將單元數據傳輸給控制軟件，最后等待子程序將這些數據進行梳理完畢后，逐漸將其轉化為相對應的模擬量。

(2) PLC 端設計

FBD 語言具備良好的只關心，由于可讀性較高，所以將編程語言與兼容功能相結合在一起。系統的上機位與PLC 通信所采用的方式也為查詢，在通信端口擁有1 個停止位，采用Com2，并未設立奇偶驗位。

(3) PC 端設計分析

PC 端設計參數與通行參數相似，主要是采用的是VC++，一般采用查詢的方式設置下位機，上位機主要是用于讀取下位機的PLC，讀取間隔較短，周期通常為300ms，取得的下位機命令則需要將其放入到固定的緩沖區域內。

(4)通信軟件設計分析

通信軟件的設計需要結合多方面的問題，不僅包含通信是否穩定且安全等，還包含通信系統與設計的完成，利用系統調試功能進行設置，保證通行情況穩定，同時完善監控功能。因此通信系統的設計是具備廣泛的價值型的。

3 PLC 型DCS 控制系統運行的注意事項

在PLC 型DCS 控制系統運行過程中，工作人員仍須注意以下事項：

其一，軟件設計能夠充分體現DCS 操作的便捷性以及安全性，能夠幫助系統進行信息存儲，查詢到系統的實際運行狀況。工作人員能夠對系統數據信息進行存儲打印，也可以對其運行實施控制等，最后針對設備故障進行排查并給予解決。

其二，通訊軟件能夠結合PLC 端的設計，采用com2 作為通訊端口，只關心的進行FBD 語言編輯，對于系統功能而言是比較容易進行操作的，在設計過程中還可以實現PLC 與上位機之間的通訊，從而為系統提供更為便捷的通訊。在DCS 系統中，我們最為常見的一種軟件PC 段設計就是采用VC++進行編程，在控制系統中，上機位的主要功能就是提取PLC 之中的數據，運用查詢的方式對系統進行調試，在取得命令后將其放在固定緩沖區內，保證系統通信的穩定性。

其三，系統以及通訊軟件需要進行全面監控，同時還要考慮系統運行的穩定性，在完成設計工作后需要對其不足之處進行檢測，直至找出問題所在進行及時糾正，在系統設計確保無誤后方可進行應用[5]。