論述PLC型DCS控制系統在自動化生產線電子控制系統中的應用

劉旭 李鵬 郭丹偉

摘要：DCS控制系統在20世紀中后期的工業生產中被廣泛應用，到了90年代，DCS控制系統逐漸演變為PLC型DCS控制系統，對工業行業發展起到了主導性的作用，對促進行業發展和進步具有重要作用。

關鍵詞：PLC型DCS控制系統；自動化生產線；電子控制系統；應用

一、自動化生產線電子控制系統設計方案

本文研究對象選擇水泥工藝中的自動化控制系統，同時在現場單元中應用新型DCS控制系統，其主要功能是監視管理現場數據與設備。自動化生產線電控系統配置如圖1所示。通常，控制系統內部的中控室環節由軟件、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、通訊模塊及隔離設備共同組成DCS。該水泥廠應用設備中有一個中央控制室，對熟料燒結、石灰石破碎等相關數據予以收集，對相關參數設定進行有效控制，以此對物理設備系統運行實施自動化控制，中央控制室中，工作人員都可以操作與管理車間相關的工藝參數。此外，中央控制室還包括報警打印機、工程師站等。修改邏輯程序是工程師站的重要工作任務，用以實時維護與控制系統。通信網絡的目的主要是確保系統能夠安全運轉，特別是可靠傳輸信號，一般以光纖作為通訊介質，現場控制站方面，根據實際情況，可將控制區域進行六個控制站的劃分，分別為石灰石破碎遠程站、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控制系統的完整性與統一性極為有利。

二、PLC型DCS控制系統的應用

2.1系統功能

在對機組開啟順序進行設定的過程中，通常會采用機組步狀態字的方式進行設定，這樣能保證所設定的時間間隔與電機保持同步。但需要注意的是，由于步信號也屬于脈沖信號，所以當控制功能中內部邏輯顯示已經完成任務后，其會繼續將運算結果輸送給DR管腳，進而對電機的運行狀態進行控制。而通常為了確保所設定的控制開啟時間與當前市面上大多數電機保持一致，所設置的時間大多為1s，而如果控制系統中電機的啟動時間大于1s，則需要對程序的開啟時間進行適當延長，使其能夠與電機保持一致。在電子控制系統中，電機連鎖程序主要包括設備、啟動以及運行連鎖三種信號，并分別以數字1和0代表系統可啟動和不可啟動設計程序。通常在啟動連鎖中，大型設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備，只有這樣控制單元中才會發出允許設備啟動的指令。在系統中，為了方便對所有電機進行統一控制，需要按照預先設定好的規則對所有電機的控制字進行編輯，如果想要啟動電機，就將相應電機的控制字調整到0的位置即可，而如果想要恢復運行，則對其控制字進行復位，這樣不僅實現了電機控制的便捷性和高效性，還能有效避免因為錯誤區分電機控制位而影響整個生產線的自動運行，影響生產效率。

2.2計算機監控組件

在電子控制系統中，邏輯程序控制系統是自主獨立運行的，并非與電子控制系統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系，相反，其還擁有整體性，其主要是因為兩者均在總線網絡和通訊協議額后應用，并且主要通訊中介都是以太網，這樣不僅能對控制站和操作站之間的協調性進行穩定，有利于數據傳輸，還能滿足控制站的通訊需求，提高系統運行的穩定性。

2.3軟件功能設計

實時的控制和監測是電子控制系統的核心，該系統軟件在實際的應用過程中具有可視性強、操作簡單及功能齊全等特點。系統軟件功能主要包括故障檢測、運行狀態監測等，進一步提升了電站的控制功能及安全功能。電站在實際的運行過程中，需要加大對電子控制系統中生產線運行狀態及基本參數狀態的檢測，將這些系統信息集中顯示在系統監控界面上，以方便工作人員對參數狀態進行查詢。另外，需要加大對系統故障進行處理，明確系統故障發生的位置及類型，明確故障發生類型，了解故障原因。

2.4通信軟件設計

2.4.1通信協議和格式設計

此系統的通信協議一般采用Modbus協議和RTL通信模式實現信息的收集與儲存。在DCS控制系統，所采用的通信協議一般都是Modbus協議，通信模式為RTL。但需要注意，在對Modbus協議進行使用之前，一定要采用16位CRC對系統數據進行校驗，避免影響系統運行的穩定性和可靠性。由于DCS系統的數據量大，所以在RTL通信模式下，最好采用中斷方式對數據進行發送，并通過上位機查詢和讀取數據。

2.4.2PC端設計

在DCS系統中，對PC端的設計一般采用VC++進行編程，同時由于上位機的主要功能是對PLC中的數據進行讀取，所以其通信方式最好采用查詢方式，其參數也與通信參數保持一致，避免對其通信造成的那個影響。同時由于上位機讀取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內，以免影響其使用。

2.4.3PLC端設計

在對PLC可編程控制程序進行設計的過程中，為了方便對系統進行操作，使用采用直觀性比較強的FBD語言對系統功能進行編輯。而PLC與上位機之間的通訊，通過查詢方式來實現，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，以此來提供系統控制的便捷性。

三、結語

總之，需要加大對PLC型DCS控制系統在自動化生產線電子控制系統中的應用，有助于促進自動化生產線中電子控制系統功能的實現。

參考文獻：

[1]崔海櫻.PLC型DCS控制系統在自動化生產線電子控制系統中的應用[J].電子技術與軟件工程，2016（24）.

[2]陸晶晶.PLC型DCS控制系統在自動化生產線電子控制系統中的應用[J].電子測試，2015（06）.

（作者單位：吉林省長春市長春理工大學光電信息學院）

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：電機及拖動、電力系統繼電保護、PLC控制系統。

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。