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

孫永芳

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300）

工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的改造升級(jí)當(dāng)前運(yùn)用PLC 技術(shù)與DCS控制系統(tǒng)的融合，在微機(jī)控制系統(tǒng)的控制下，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)整體穩(wěn)定性、可靠性的提升。PLC 控制技術(shù)在生產(chǎn)線電子化自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用為工業(yè)企業(yè)帶來了高效益。

1 電子控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路

DCS 控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)效率提升上發(fā)揮出集散控制技術(shù)優(yōu)勢，尤其是在生產(chǎn)線上進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的控制系統(tǒng)的操作，采用PLC 可編程控制器，實(shí)現(xiàn)了DCS 控制系統(tǒng)的融合之后，采用PLC 型DCS 控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和生產(chǎn)自動(dòng)化，成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)主導(dǎo)的領(lǐng)域發(fā)展。電子控制系統(tǒng)在整體設(shè)計(jì)思路上，首先是采用單回路微機(jī)控制系統(tǒng)，將通信、中央控制與計(jì)算機(jī)顯示技術(shù)進(jìn)行融合，形成了DSC控制系統(tǒng)的重要核心組成。

（2）DCS 控制系統(tǒng)的優(yōu)勢表現(xiàn)在能夠進(jìn)行分級(jí)管理、分層管理。在微機(jī)控制系統(tǒng)下，生產(chǎn)線提高了自身控制和生產(chǎn)效率，運(yùn)用微機(jī)控制技術(shù)還在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制風(fēng)險(xiǎn)的能力提升，降低了人機(jī)之間聯(lián)系難度。

（2）PLC 可控制編程技術(shù)在控制上發(fā)揮速度快、靈活可靠的技術(shù)優(yōu)勢，對傳統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器等予以替代。PLC與傳統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器不同，其依靠電磁傳感，避免依靠不穩(wěn)定性的導(dǎo)線進(jìn)行連接，而是采用傳感系統(tǒng)返回的技術(shù)與計(jì)算機(jī)直接相連。PLC 可以進(jìn)行編程，因此在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)過程中，與DCS 系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合后，加大了系統(tǒng)控制的靈活性，采用靈活調(diào)整的方式進(jìn)行穩(wěn)定性的提升。DCS 控制系統(tǒng)開創(chuàng)了自動(dòng)化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)的新時(shí)代。

2 PLC 型DCS 控制系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

某水泥廠運(yùn)用中央控制室對石灰石破碎、生料運(yùn)輸、數(shù)據(jù)調(diào)配、熟料燒結(jié)等數(shù)據(jù)進(jìn)行有效控制，將相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，以自動(dòng)化控制的方式完成物理設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行。中央控制室內(nèi)的工作人員，掌握管理車間和操作的相關(guān)工藝參數(shù)，并且可以管理。工程師站負(fù)責(zé)修改邏輯程序，進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和維護(hù)，通過進(jìn)行通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置，完成可靠傳輸信號(hào)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。信號(hào)以光纖作為通信介質(zhì)，現(xiàn)場控制站根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，將控制區(qū)域分為石灰石破碎遠(yuǎn)程站、水泥包裝控制站、窯尾控制站、原料粉磨站等部位，采用自動(dòng)控制模塊安裝在低壓配電室中的方式，完成水泥場地DCS 控制系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)配。

（1）水泥生產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)線控制本質(zhì)核心是西門子控制單元，現(xiàn)場通訊總線確定為ROFAB USDP，并以IO 分不是接口模塊信號(hào)模塊等共同組成控制系統(tǒng)收集單元。在現(xiàn)場總線模式下單元中運(yùn)用新型DCS 控制系統(tǒng)內(nèi)部的中控室完成自動(dòng)化生產(chǎn)線。為確保電機(jī)啟動(dòng)方面符合設(shè)定時(shí)間，借助機(jī)組加以匹配，通過不狀態(tài)字查詢，對應(yīng)機(jī)組號(hào)向DR 管腳,輸入運(yùn)算結(jié)果,電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間與電機(jī)要求基本符合控制電機(jī)運(yùn)行狀況,完成控制站的通訊服務(wù)和控制站的操作服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對站點(diǎn)數(shù)據(jù)的快速傳輸。

在水泥生產(chǎn)自動(dòng)化控制中，原有的組成部分由操作員和工程師以及軟件組成的控制單元組成，經(jīng)過PLC 型DCS 控制系統(tǒng)的改進(jìn)之后，在生產(chǎn)自動(dòng)化控制上進(jìn)行了各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的即時(shí)變化的監(jiān)控。工程師和軟件組成的控制單元，在通訊總線的支持下，從即時(shí)量輸入到計(jì)算器輸入，一直到信號(hào)處理、設(shè)備組成、通訊模塊等，在生產(chǎn)設(shè)備的綜合組成部分，實(shí)現(xiàn)了DCS 控制系統(tǒng)的全面運(yùn)行，保證了系統(tǒng)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)全過程控制，提高了生產(chǎn)的高效型。

（2）在設(shè)定程序上采用機(jī)組不狀態(tài)進(jìn)行機(jī)組開啟順序設(shè)定，在設(shè)定的過程中以通常情況下的時(shí)間間隔和電機(jī)保持同步的方式，將運(yùn)算結(jié)果輸送給第二管腳，控制功能中內(nèi)部邏輯顯示完成任務(wù)后，在設(shè)定中需要注意，進(jìn)行同步信號(hào)的傳輸，此時(shí)產(chǎn)生脈沖信號(hào)控制系統(tǒng)中電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，在脈沖信號(hào)的傳輸下，確保了控制開啟時(shí)間與電機(jī)保持了一致，對程序開啟時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)延長，這在技術(shù)應(yīng)用中經(jīng)過驗(yàn)證是允許的，在電子控制系統(tǒng)中連鎖程序不可啟動(dòng)，設(shè)計(jì)程序和可啟動(dòng)程序分成了運(yùn)行聯(lián)鎖、啟動(dòng)連鎖、設(shè)備連鎖三種信號(hào)電機(jī)聯(lián)鎖程序，在功能模塊下運(yùn)用啟動(dòng)連鎖實(shí)現(xiàn)了大型設(shè)備的信號(hào)輸出，一個(gè)啟動(dòng)指令就可以完成所有設(shè)備的運(yùn)行連鎖中的啟動(dòng)。

（3）系統(tǒng)啟動(dòng)后，按照事先預(yù)定好的規(guī)則，啟動(dòng)電機(jī)之后發(fā)出允許設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令，控制單元得到信息后進(jìn)行統(tǒng)一控制，將數(shù)值調(diào)整到零，相應(yīng)的電機(jī)就會(huì)恢復(fù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行控制，這是一種高效便捷的方式，避免了錯(cuò)誤去電機(jī)控制影響的故障，影響整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)運(yùn)行。

（4）計(jì)算機(jī)監(jiān)控組件通過通信中介，將邏輯程序控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)獨(dú)立運(yùn)行，在電子控制系統(tǒng)中，同一個(gè)控制單元之間沒有過相應(yīng)的關(guān)系。但是其囊括在整體系統(tǒng)中，可以在總線網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議后進(jìn)行應(yīng)用，所有的通訊中介是以以太網(wǎng)的形式實(shí)現(xiàn)控制站和操作站之間的穩(wěn)定協(xié)調(diào)，兩者互不影響。生產(chǎn)線中的電子系統(tǒng)運(yùn)行過程運(yùn)用PLC 型DCS 控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊和邏輯程序的控制，在計(jì)算機(jī)監(jiān)控組件的運(yùn)行過程中，數(shù)據(jù)傳輸能夠很好地進(jìn)行控制站的通訊需求的應(yīng)用,如PLC 型DCS 控制系統(tǒng)，能夠?qū)ιa(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管，具有高效性穩(wěn)定性安全性快捷性等優(yōu)勢。

（5）在軟件功能設(shè)計(jì)上，通過電子控制系統(tǒng)的監(jiān)控功能控制功能等的實(shí)現(xiàn)，對整個(gè)電站的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，設(shè)備故障監(jiān)控可以對生產(chǎn)線中設(shè)備的故障位置進(jìn)行定位，對類型進(jìn)行分析，并在故障發(fā)生后及時(shí)通知給相關(guān)管理人員，相關(guān)管理人員得到監(jiān)控信號(hào)后，對設(shè)備故障進(jìn)行檢測，對系統(tǒng)運(yùn)行問題進(jìn)行論證，并且所有設(shè)備的故障信息可以顯示在顯示屏上，電站運(yùn)行狀況的監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)對生產(chǎn)線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，包括故障位置故障類型等。

3 PLC 型DCS 控制系統(tǒng)運(yùn)行中需要注意要點(diǎn)

（1）軟件設(shè)計(jì)還包括信息的存儲(chǔ)和運(yùn)行狀態(tài)的查詢，充分體現(xiàn)了DCS 操作便捷和安全性高的特點(diǎn)。通過信息的存儲(chǔ)打印以及店長運(yùn)行的控制等，對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)可以實(shí)時(shí)進(jìn)行查詢，對故障狀態(tài)和類似故障予以解決。系統(tǒng)的控制功能還表現(xiàn)在通信軟件的設(shè)計(jì)上，通信協(xié)議和格式設(shè)計(jì)采用了16 位CRC 避免了影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，采用ModBUS協(xié)議和RTL 通訊模式的通信協(xié)議進(jìn)行信息的存儲(chǔ)和收集，在DCS 控制系統(tǒng)中所有的通訊協(xié)議都是以RTL 進(jìn)行協(xié)議的，在協(xié)議使用過程中采用信息數(shù)據(jù)校驗(yàn)的方式，對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送和監(jiān)控，通過上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和查詢。

（2）通訊軟件的設(shè)計(jì)中包括的PLC 端的設(shè)計(jì)，不采用奇偶校驗(yàn)，而是采用com2 作為通訊端口，直觀性的進(jìn)行FBD語言的編輯，對系統(tǒng)功能來說可以方便快捷操作，在設(shè)計(jì)的過程中還可以實(shí)現(xiàn)PLC 與上位機(jī)之間的通訊，以此提供便捷的系統(tǒng)控制。軟件PC 端的設(shè)計(jì)上參數(shù)與通訊參數(shù)相一致，對PC 端的設(shè)計(jì)采用VC++進(jìn)行編程，這在DCS 系統(tǒng)中較為常見。上位機(jī)的主要功能是讀取PLC 中的數(shù)據(jù)，其通訊方式最好的方法是查詢，上位機(jī)讀取PLC 的時(shí)間間隔周期一般為300ms，,取得命令，包括取得命令到放置在固定的緩沖區(qū)內(nèi)。通訊軟件一般通過系統(tǒng)本身的調(diào)試，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通信的穩(wěn)定性和可靠性，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，對通信軟件最好能直接在光境內(nèi)進(jìn)行完成。

（3）系統(tǒng)控制和通訊軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要考慮界面的可視性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)全面的監(jiān)控，還要考慮系統(tǒng)運(yùn)行的可穩(wěn)定性，完成設(shè)計(jì)后對不足之處進(jìn)行檢查，出現(xiàn)問題應(yīng)立即進(jìn)行糾正， 確保沒有任何問題后方可進(jìn)行通訊軟件設(shè)計(jì)后的應(yīng)用。

4 結(jié)語

工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)線改造，例如，運(yùn)用plc 型DCS 控制系統(tǒng)已經(jīng)成為一種常見的控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，而且能夠大大提升自動(dòng)化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率，從而提升生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多的價(jià)值。通過不斷地加強(qiáng)對PLC 技術(shù)與DCS 控制系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)合，能夠更好地推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展，為工業(yè)生產(chǎn)迎來大發(fā)展提供動(dòng)力。