論述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

劉旭 李鵬 郭丹偉

摘要：DCS控制系統(tǒng)在20世紀(jì)中后期的工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，到了90年代，DCS控制系統(tǒng)逐漸演變?yōu)镻LC型DCS控制系統(tǒng)，對工業(yè)行業(yè)發(fā)展起到了主導(dǎo)性的作用，對促進(jìn)行業(yè)發(fā)展和進(jìn)步具有重要作用。

關(guān)鍵詞：PLC型DCS控制系統(tǒng)；自動化生產(chǎn)線；電子控制系統(tǒng)；應(yīng)用

一、自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本文研究對象選擇水泥工藝中的自動化控制系統(tǒng)，同時(shí)在現(xiàn)場單元中應(yīng)用新型DCS控制系統(tǒng)，其主要功能是監(jiān)視管理現(xiàn)場數(shù)據(jù)與設(shè)備。自動化生產(chǎn)線電控系統(tǒng)配置如圖1所示。通常，控制系統(tǒng)內(nèi)部的中控室環(huán)節(jié)由軟件、工程師與操作員站硬件組成。起始量輸出、輸入繼電器、信號處理設(shè)備等屬于電子控制柜范疇，控制單元、通訊總線、通訊模塊及隔離設(shè)備共同組成DCS。該水泥廠應(yīng)用設(shè)備中有一個中央控制室，對熟料燒結(jié)、石灰石破碎等相關(guān)數(shù)據(jù)予以收集，對相關(guān)參數(shù)設(shè)定進(jìn)行有效控制，以此對物理設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)施自動化控制，中央控制室中，工作人員都可以操作與管理車間相關(guān)的工藝參數(shù)。此外，中央控制室還包括報(bào)警打印機(jī)、工程師站等。修改邏輯程序是工程師站的重要工作任務(wù)，用以實(shí)時(shí)維護(hù)與控制系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)的目的主要是確保系統(tǒng)能夠安全運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是可靠傳輸信號，一般以光纖作為通訊介質(zhì)，現(xiàn)場控制站方面，根據(jù)實(shí)際情況，可將控制區(qū)域進(jìn)行六個控制站的劃分，分別為石灰石破碎遠(yuǎn)程站、原料粉磨站、水泥包裝控制站、窯尾控制站、燒成窯頭控制站和水泥粉磨站。水泥廠控制站中，通常會將若干自動控制模塊安裝在低壓配電室中，由此對DCS控制系統(tǒng)的完整性與統(tǒng)一性極為有利。

二、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，通常會采用機(jī)組步狀態(tài)字的方式進(jìn)行設(shè)定，這樣能保證所設(shè)定的時(shí)間間隔與電機(jī)保持同步。但需要注意的是，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)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。而通常為了確保所設(shè)定的控制開啟時(shí)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(shí)間大多為1s，而如果控制系統(tǒng)中電機(jī)的啟動時(shí)間大于1s，則需要對程序的開啟時(shí)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(jì)程序。通常在啟動連鎖中，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)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(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。

2.2計(jì)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，兩者互不影響。但這并不代表兩者之間就沒有關(guān)系，相反，其還擁有整體性，其主要是因?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)，這樣不僅能對控制站和操作站之間的協(xié)調(diào)性進(jìn)行穩(wěn)定，有利于數(shù)據(jù)傳輸，還能滿足控制站的通訊需求，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.3軟件功能設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)的控制和監(jiān)測是電子控制系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)軟件在實(shí)際的應(yīng)用過程中具有可視性強(qiáng)、操作簡單及功能齊全等特點(diǎn)。系統(tǒng)軟件功能主要包括故障檢測、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測等，進(jìn)一步提升了電站的控制功能及安全功能。電站在實(shí)際的運(yùn)行過程中，需要加大對電子控制系統(tǒng)中生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)及基本參數(shù)狀態(tài)的檢測，將這些系統(tǒng)信息集中顯示在系統(tǒng)監(jiān)控界面上，以方便工作人員對參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行查詢。另外，需要加大對系統(tǒng)故障進(jìn)行處理，明確系統(tǒng)故障發(fā)生的位置及類型，明確故障發(fā)生類型，了解故障原因。

2.4通信軟件設(shè)計(jì)

2.4.1通信協(xié)議和格式設(shè)計(jì)

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)。

2.4.2PC端設(shè)計(jì)

在DCS系統(tǒng)中，對PC端的設(shè)計(jì)一般采用VC++進(jìn)行編程，同時(shí)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(shí)由于上位機(jī)讀取PLC時(shí)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。

2.4.3PLC端設(shè)計(jì)

在對PLC可編程控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)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。

三、結(jié)語

總之，需要加大對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，有助于促進(jìn)自動化生產(chǎn)線中電子控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔海櫻.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[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（24）.

[2]陸晶晶.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[J].電子測試，2015（06）.

（作者單位：吉林省長春市長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院）

作者簡介：

劉旭，1980年7月，男，漢族，吉林長春，工程碩士，研究方向：電機(jī)及拖動、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、PLC控制系統(tǒng)。

李鵬，1982年4月，男，漢，長春，碩士，講師，研究方向：電子信息工程。

郭丹偉，1981年7月，女，漢族，河北，碩士研究生，講師，研究方向：電氣工程。