PLC型DCS控制系統(tǒng)在自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

崔海櫻

在自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中，加強(qiáng)對PLC型DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠有效提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性可靠性。文中對電子控制系統(tǒng)的整體設(shè)計進(jìn)行了簡單介紹，并從各個方面對自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中PLC型DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)探討，希望能夠為其應(yīng)用研究提供參考，促使其不斷完善和升級。

【關(guān)鍵詞】PLC型DCS控制系統(tǒng) 電子控制系統(tǒng) 自動化生產(chǎn)線

DCS控制系統(tǒng)，即為集散控制系統(tǒng)，其主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，能夠有效提高工業(yè)生產(chǎn)效率。DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用，最早起于上世紀(jì)中期，等進(jìn)入上世紀(jì)后期之后，其已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的控制系統(tǒng)。而PLC指的是可編程控制器，其自上世紀(jì)九十年代開始便于DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行了有效融合，形成了PLC型DCS控制系統(tǒng)，其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用不僅實現(xiàn)了系統(tǒng)控制和生產(chǎn)的高效性，更成為工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域的領(lǐng)航者，一直主導(dǎo)著該領(lǐng)域的發(fā)展。

1 電子控制系統(tǒng)的整體設(shè)計

單回路微機(jī)控制系統(tǒng)是整個DCS控制系統(tǒng)中最主要的組成部分，通過該系統(tǒng)，可以對通訊、過程控制、計算機(jī)以及CRT顯示技術(shù)等進(jìn)行有效融合，使其集中在同一個系統(tǒng)中進(jìn)行集中控制。同時，在微機(jī)控制系統(tǒng)中，通過分層和分級的方式，還能夠?qū)崿F(xiàn)整個系統(tǒng)控制的分級管理，有效解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中存在的計算機(jī)控制危險，降低了人機(jī)之間聯(lián)系的難度。與傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)相比，DCS控制系統(tǒng)不僅能夠有效提高自身的控制和生產(chǎn)效率，還具有比較高的安全性和可靠性，因此，其一經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行使用，便成為控制領(lǐng)域的代表，并一直主導(dǎo)著該領(lǐng)域的發(fā)展。

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

本文中作為例子進(jìn)行研究的水泥生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)，在現(xiàn)場單元中應(yīng)用的便是PLC型DCS控制系統(tǒng)，其主要作用是對現(xiàn)場數(shù)據(jù)變化以及各生產(chǎn)設(shè)備運行情況進(jìn)行監(jiān)管，并根據(jù)具體生產(chǎn)需要進(jìn)行實時調(diào)節(jié)。在控制系統(tǒng)中，其主要組成結(jié)構(gòu)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(shè)備組成的通訊模塊以及用于生產(chǎn)的隔離設(shè)備等。以上各個部分綜合組成DCS控制系統(tǒng)，并通過該系統(tǒng)對整個水泥自動化生產(chǎn)線進(jìn)行全過程控制，以保證系統(tǒng)控制的有效性和生產(chǎn)的高效性。

2 自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中PLC型DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)功能

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

在電子控制系統(tǒng)中，電機(jī)連鎖程序主要包括設(shè)備、啟動以及運行連鎖三種信號，并分別以數(shù)字1和0代表系統(tǒng)可啟動和不可啟動設(shè)計程序。通常情況下，在啟動連鎖中，大型設(shè)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(shè)備，只有這樣控制單元中才會發(fā)出允許設(shè)備啟動的指令。在系統(tǒng)中，為了方便對所有電機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一控制，需要按照預(yù)先設(shè)定好的規(guī)則對所有電機(jī)的控制字進(jìn)行編輯，如果想要啟動電機(jī)，就將相應(yīng)電機(jī)的控制字調(diào)整到0的位置即可，而如果想要恢復(fù)運行，則對其控制字進(jìn)行復(fù)位，這樣不僅實現(xiàn)了電機(jī)控制的便捷性和高效性，還能夠有效避免因為錯誤區(qū)分電機(jī)控制位而影響整個生產(chǎn)線的自動運行，影響生產(chǎn)效率。

2.2 計算機(jī)監(jiān)控組件

在電子控制系統(tǒng)中，邏輯程序控制系統(tǒng)是自主獨立運行的，并非與電子控制系統(tǒng)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(guān)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(wǎng)絡(luò)和通訊協(xié)議額后應(yīng)用，并且主要通訊中介都是以太網(wǎng)，這樣不僅能夠?qū)刂普竞筒僮髡局g的協(xié)調(diào)性進(jìn)行穩(wěn)定，有利于數(shù)據(jù)傳輸，還能夠更好的滿足控制站的通訊需求，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。在本文所研究的水泥自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中，其位于現(xiàn)場和站點之間，組成結(jié)構(gòu)主要包括通訊和邏輯程序控制系統(tǒng)以及計算機(jī)監(jiān)控組件；在該生產(chǎn)線電子系統(tǒng)運行的過程中，通過所應(yīng)用的PLC型DCS控制系統(tǒng)， 便能夠?qū)崿F(xiàn)對整個生產(chǎn)線運行狀態(tài)的監(jiān)管，方便、快捷，并且具有較高的穩(wěn)定性和安全性。

2.3 軟件功能設(shè)計

在電子控制系統(tǒng)中，軟件的功能主要包括兩個方面：

2.3.1 監(jiān)測功能

主要包括對整個電站運行狀態(tài)的監(jiān)測、設(shè)備故障的監(jiān)測、系統(tǒng)運行問題的監(jiān)測以及對所有設(shè)備的運行信息進(jìn)行顯示；其中，電站運行狀態(tài)的監(jiān)測指的是對生產(chǎn)線的運行參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；設(shè)備故障監(jiān)測主要指的是對生產(chǎn)線中設(shè)備的故障位置、類型進(jìn)行監(jiān)測，并在監(jiān)測到故障后及時發(fā)出警報通知相關(guān)管理人員。

2.3.2 控制功能

其也是DCS控制系統(tǒng)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(xiàn)DCS操作簡單、方便快捷以及穩(wěn)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(guān)管理人員對設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行查詢，以便針對性解決設(shè)備的重復(fù)故障和相似故障。而系統(tǒng)的控制功能，主要分為三種，其具體如表1所示。

2.4 通信軟件設(shè)計

2.4.1 通信協(xié)議和格式設(shè)計

此系統(tǒng)的通信協(xié)議一般采用Modbus協(xié)議和RTL通信模式實現(xiàn)信息的收集與儲存。 在DCS控制系統(tǒng)，所采用的通信協(xié)議一般都是Modbus協(xié)議，通信模式為RTL。但需要注意，在對Modbus協(xié)議進(jìn)行使用之前，一定要采用16位CRC對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，避免影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。由于DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量大，所以在RTL通信模式下，最好采用中斷方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，并通過上位機(jī)查詢和讀取數(shù)據(jù)。

2.4.2 PLC端設(shè)計

在對PLC可編程控制程序進(jìn)行設(shè)計的過程中，為了方便對系統(tǒng)進(jìn)行操作，使用采用直觀性比較強(qiáng)的FBD語言對系統(tǒng)功能進(jìn)行編輯。而PLC與上位機(jī)之間的通訊，通過查詢方式來實現(xiàn)，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(tǒng)控制的便捷性。

2.4.3 PC端設(shè)計

當(dāng)前，在DCS系統(tǒng)中，對PC端的設(shè)計一般采用VC++進(jìn)行編程，同時，由于上位機(jī)的主要功能是對PLC中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，所以其通信方式最好采用查詢方式，其參數(shù)也與通信參數(shù)保持一致，避免對其通信造成的那個影響。同時，由于上位機(jī)讀取PLC時的間隔比較短，其周期一般為300ms，所以所取得的命令，需要放在固定的緩沖區(qū)內(nèi)，以免影響其使用。

2.4.4 通信軟件設(shè)計

在對通信軟件進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要對系統(tǒng)通信方面的穩(wěn)定性和可靠性等進(jìn)行全面考慮，因此，在對其進(jìn)行設(shè)計時，最好能夠直接在光鏡線內(nèi)完成。同時，在設(shè)計完成之后，還需要通過系統(tǒng)本身的調(diào)試功能對其設(shè)計進(jìn)行調(diào)試，解決設(shè)計完成后其中存在的不足之處。除了考慮系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性之外，由于系統(tǒng)控制和通訊都需要由通信軟件來完成，還需要考慮其界面的可視性以及能夠?qū)崿F(xiàn)全面監(jiān)控等，所以，在對通信軟件進(jìn)行設(shè)計時，一定要對其引起足夠重視，確保沒有任何問題之后方能夠投入使用。

3 結(jié)束語

PLC型DCS控制系統(tǒng)是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中，在自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種控制系統(tǒng)，其不僅能夠有效提高自身控制的穩(wěn)定性和可靠性，還能夠進(jìn)一步提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)利益。因此，在自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中，一定要加強(qiáng)對PLC型DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用，并不斷加強(qiáng)對其研究和升級，使其能夠更好的推動該領(lǐng)域的發(fā)展，進(jìn)而為推動工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供動力。

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作者單位

上海阿自倍爾控制儀表有限公司技術(shù)部 上海市 201108