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

引 言

早在 20 世紀(jì)中后期，工業(yè)生產(chǎn)中就已經(jīng)開始應(yīng)用DCS 控制系統(tǒng)， 但是到 20 世紀(jì) 90 年代， 工業(yè)中開始廣泛應(yīng)用PLC 型DCS 控制系統(tǒng)，并主導(dǎo)著工業(yè)現(xiàn)場控制領(lǐng)域的發(fā)展與進步。本文研究對象為水泥生產(chǎn)自動化生產(chǎn)線，且生產(chǎn)線主控系統(tǒng)本質(zhì)與核心是西門子S7-400 控制單元，現(xiàn)場通訊總線確定為P ROFIB USDP，并以 IO 分布式 ET200M 接口模塊和S7-300 信號模塊兩組共同形成控制系統(tǒng)收集環(huán)節(jié) [1]。本研究以此為基礎(chǔ)，對自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)設(shè)計方案進行重點論述，進而分析自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中PLC 型DCS 控制系統(tǒng)的應(yīng)用，以期能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)的全面、科學(xué)發(fā)展。

1 自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)設(shè)計方案

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， 一般來說，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、模擬量隔離器及卡件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（集散型計算機控制系統(tǒng)）[2]。該水泥廠應(yīng)用設(shè)備中有一個中央控制室（CC），對熟料燒結(jié)、石灰石破碎、生料運輸與調(diào)配等相關(guān)數(shù)據(jù)予以收集，對相關(guān)參數(shù)設(shè)定進行有效控制，以此對物理設(shè)備系統(tǒng)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(guān)的工藝參數(shù)。此外，中央控制室還包括報警打印機、工程師站、報告打印機及操作員站等。修改邏輯程序是工程師站的重要工作任務(wù)，用以實時維護與控制系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)的目的主要是確保系統(tǒng)能夠安全運轉(zhuǎn)，特別是可靠傳輸信號，通常以光纖作為通訊介質(zhì)，F(xiàn)CS（現(xiàn)場控制站）方面，根據(jù)實際生產(chǎn)發(fā)展情況，可將控制區(qū)域進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。

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

2.1 功能說明

設(shè)定機組電機開啟順序方面，依照機組步狀態(tài)字，確保電機啟動功能方面能夠與設(shè)定時間間隔相符合，依照機組狀態(tài)字命名規(guī)定，可以借助機組號對相關(guān)步狀態(tài)字加以匹配，還可以通過步狀態(tài)字查詢對應(yīng)機組號。內(nèi)部邏輯在電機控制功能中完成任務(wù)后，會向DR 管腳輸入運算結(jié)果，控制電機運行狀態(tài)[3]。根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗，一般開啟電機的時間會控制在1 s以內(nèi)， 該電機啟動時間與多數(shù)電機要求相符合，對一些延遲啟動時間的電機，可通過延遲程序進行相應(yīng)延長。

對于電機聯(lián)鎖程序，該電子控制系統(tǒng)包括三種聯(lián)鎖信號： 設(shè)備聯(lián)鎖、啟動聯(lián)鎖及運行聯(lián)鎖。連鎖滿足定義代表數(shù)字是“1”，也就是說，設(shè)計程序可以啟動，不滿足則用“0”表示，也就是說禁止啟動設(shè)計程序。啟動聯(lián)鎖方面，一般大型設(shè)備 均輸出一個啟動指令，在功能模塊中接入信號。運行連鎖方 面，根據(jù)相關(guān)工藝程序，可常規(guī)啟動設(shè)備前所有設(shè)備，這樣該 設(shè)備才有得到啟動指令的權(quán)利。電機控制字方面，可將所有控 制位合成一個整體字節(jié)，向功能模塊直接傳輸，使其更為快 捷與高效。編號上，電機狀態(tài)字依照統(tǒng)一規(guī)則實施統(tǒng)一編排。電機下位調(diào)試方面，一般下位調(diào)試在這種電子控制系統(tǒng)中會直 接調(diào)試 STEP7編程[4]。

2.2 計算機監(jiān)控組件

邏輯程序控制系統(tǒng)在電子控制系統(tǒng)中具有獨立性，兩者是彼此自主運行、具有不同特征的控制單元。但是，因為兩者均在總線網(wǎng)絡(luò)和通訊協(xié)議后應(yīng)用，所以這兩大控制單元具有整體性特征。通訊中介主要是工業(yè)以太網(wǎng)，一方面能夠為控制站和控制站通訊服務(wù)，另一方面還可當(dāng)作控制站和操作站的穩(wěn)定介質(zhì)，對站點數(shù)據(jù)傳輸極為有利。該系統(tǒng)在控制現(xiàn)場模塊與站點間，通過分布式IO 滿足通訊之需，通過安全、穩(wěn)定通訊總線向控制單元及時發(fā)送現(xiàn)場信號。對于 PLC 型DCS 控制核大腦，具體包括網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、計算機監(jiān)控組件、邏輯程序控制系統(tǒng)，也就是說，現(xiàn)場應(yīng)該配備完善的計算機監(jiān)控設(shè)備， 由此 DCS 控制系統(tǒng)就能夠精確、高效、及時的完成電子控制任務(wù)[5]。

3 結(jié) 語

DCS控制系統(tǒng)產(chǎn)生與發(fā)展的基礎(chǔ)是單回路微機控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)對通訊技術(shù)、計算機技術(shù)、過程控制技術(shù)以及CRT顯示技術(shù)進行了全面綜合，通過分層分級形式與集中操作、分散控制、分而自治以及分級管理設(shè)計原則，對以往計算機控制危險、復(fù)雜的人機聯(lián)系及模擬儀表功能單一等存在的不足進行了有效解決，DCS控制系統(tǒng)本身所具有的通用靈活性與安全可靠性等特征使其被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，將PLC型DCS 控制系統(tǒng)應(yīng)用于自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中，有利于自動化生產(chǎn)線中電子控制系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。