DCS和PLC控制系統(tǒng)在冶金自動化中的應(yīng)用

張艷艷

【摘 要】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(yùn)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?yàn)槠鋺?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

一、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(diǎn)，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(diǎn)繼電器。與機(jī)械觸點(diǎn)繼電器相比，PLC不僅因?yàn)槠渥陨碇苯优c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?yàn)楸苊饬艘揽糠€(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(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)管，并根據(jù)具體生產(chǎn)需要進(jìn)行實(shí)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。

二、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

（一）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(yùn)算結(jié)果輸送給DR管腳，進(jìn)而對電機(jī)的運(yùn)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(yùn)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(yùn)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)控制中，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(yùn)行，則對其控制字進(jìn)行復(fù)位，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制的便捷性和高效性，還能夠有效避免因?yàn)殄e誤區(qū)分電機(jī)控制位而影響整個生產(chǎn)線的自動運(yùn)行，影響生產(chǎn)效率。

（二）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(dú)立運(yùn)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?yàn)閮烧呔诳偩€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(yùn)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(diǎn)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(yùn)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(yùn)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。

（三）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：

1.監(jiān)測功能

主要包括對整個電站運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測、設(shè)備故障的監(jiān)測、系統(tǒng)運(yùn)行問題的監(jiān)測以及對所有設(shè)備的運(yùn)行信息進(jìn)行顯示；其中，電站運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測指的是對生產(chǎn)線的運(yùn)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.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(yùn)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(diǎn)；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(yùn)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。

三、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(shí)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(yàn)，避免影響系統(tǒng)運(yùn)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)。

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(shí)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(yàn)位，以此來提供系統(tǒng)控制的便捷性。？

四、結(jié)語

綜上所述，從以上三個方面全面考慮選擇控制系統(tǒng)，根據(jù)過程對象復(fù)雜程度的不同、控制系統(tǒng)可靠性要求的高低，合理選擇不同類型的控制系統(tǒng)對保證冶金生產(chǎn)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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