自动化生产线电子控制系统中PLC 型DCS 控制系统应用研究

祖艳竹

(云南锡业职业技术学院，云南红河，661000)

1 电子控制系统的整体设计

自动化生产线电子控制系统通过单回路微机控制系统，对计算机的通讯、过程控制以及显示技术等进行融合，通过分层以及分级的方式，将系统控制进行分级管理，从而降低计算机的安全风险，与传统的工业生产控制系统相比较，DCS控制系统具有较高的安全性，成为工业生产过程中的主导。PLC 可编程控制器灵活性强且速度快，弥补传统工业生产的不足之处，带机械化的触点继电器，节省计算机传感系统返回时间，尽量避免控制器出现不稳定因素出现，便于PLC 能够顺利进行编程，也能够根据工业生产的具体情况进行调整，进一步提升工业生产的工作效率。因此，将PLC 与DCS 相结合在一起，也为我国工业生产开创全自动化生产线电子控制系统时代[1]。

本文研究对象则是选择水泥工艺的全自动化控制系统，结合新型DCS 控制系统，监管现场数据以及设备等。如图1 所示，控制系统内部的中控室环节通常由软件、工程师以及操作员站硬件所构建而成，由通讯模块、控制单元以及隔离设备等构建而成的DCS 系统。水泥厂的应用设备中配备中央控制室，对熟料的烧结、石灰石的破碎等相关数据进行收集，都参数设定进行合理的控制，从而实现自动化控制，这样工作人员能够在车间内操作相关工艺参数，修改逻辑程序，定期为控制系统，确保数据信息能够正常运转，FCS（现场控制站）能够通过实际发展情况将控制区域划分为石灰石破碎远程站、水泥粉磨站、原料粉磨站、水泥包装控制站、窑尾控制站以及烧成窑头控制站，各个控制站做好各自岗位工作，保证控制系统的统一性与完整性，推动生产流水线高效率运转，从而生产出客户所需的水泥[2]。

图1 自动化生产线电控系统配置示意图

2 PLC 型DSC 控制系统在自动化生产线电子控制系统中的应用

2.1 功能说明

为了能够确保控制系统的启动能够与设施时间相符合，设定集主电机往往存在着开启顺序，按照记住状态字的命名与相关联的步状态字进行匹配，反之也可通过步状态字查询到与系统相对应的机组号。比如说某一车间的机组步状态字显示地址为MB45 ，0-3 则为第一部到第四步的步启动步状态，那么4-7 则为停止使能，工作人员应当注意，其中的步信号同时也是指代脉冲信号。当计算机控制系统功能完成内部逻辑工作后，则会开始向DR 管脚输入运算结果，从而控制计算机的内部运行[3]。

2.2 计算机监控组件

电子控制系统具备一定的独立性，二者之间是自主运行且具备不同特征的控制单元。因为二者之间存在总线网络以及网络通讯协议等协议，所以二者具备整体性特征。计算机的通讯中介主要是借助于以太网，能够为控制系统的控制站以及通讯数据传递进行服务以外，也可以作为控制站以及操作站的稳定介质，保障控制器的数据传输。计算机的监控系统基于控制现场模板与站点之间，能够满足于分布式IO 的需要，通过安全且稳定的通讯线率，及时向现场发送信号。PLC型DCS 控制系统包含网络通讯、计算机监控组件以及程序控制这三大环节。因此，工业生产现场需要配备完善的监控设施，这样DCS 控制系统才能够为精准、高效的完成电子控制设备所下达的任务。

2.3 软件功能设计

电子控制系统软件功能主要包含监测以及控制功能这两方面，该项系统的软件控制操作起来非常简单，功能十分齐全且可视性较强。

(1)监控功能

计算机监控组件通常是对电站的整体运行情况进行系统化的检测，其中还包括设备故障检测以及运行问题等。电站运行状态则是对生产线的运行状态进行检测，设备故障检测则是针对故障位置以及故障类型等进行检测，同时还能够在检测到设备故障后，及时通知相关工作人员进行维修。

(2)控制功能

通常情况下，电站的运行情况以及生产线的基本参数会通过系统监控界面进行集中显示，便于工作人员对设备的运行情况进行实时检测，并自动判定故障发声位置及其类型。系统也会将这些故障信息全部储存于计算机内，便于工作人员随时进行查询处理，也便于工作人员分析电站运行情况。在自动控制模式下，计算机的工作状态会改变为由PLC 自动控制管理，他会根据各项设备的运行状态进行自动控制，避免系统在运行过程中出现操作无序且任意的情况，最终致使系统出现损坏。系统的安全是通过用户操作权限以及优先级进行决定的。如表1 所示，为了限制软件系统，通常在采用遥控以及手动模式下进行优先级的设置，从而避免系统的混合使用，导致系统出现操作上的失误，继而出现故障。运用PLC自动控制管理能够提升系统的稳定性以及安全性，便于后期出现类似故障进行便捷处理[4]。

表1 系统的控制功能

2.4 通信软件设计

(1)通信协议以及格式设计

系统的通信协议，往往是采用Modbus 协议以及RTU 通信模式进行数据信息的收集以及储存的。工作人员在使用Modbus 协议时，需要对数据信息进行检验，最后再在通信模式下采用16 位CRC 进行系统的校验，从而提升系统的稳定性。PLC 在接收到命令后，会将单元数据传输给控制软件，最后等待子程序将这些数据进行梳理完毕后，逐渐将其转化为相对应的模拟量。

(2) PLC 端设计

FBD 语言具备良好的只关心，由于可读性较高，所以将编程语言与兼容功能相结合在一起。系统的上机位与PLC 通信所采用的方式也为查询，在通信端口拥有1 个停止位，采用Com2，并未设立奇偶验位。

(3) PC 端设计分析

PC 端设计参数与通行参数相似，主要是采用的是VC++，一般采用查询的方式设置下位机，上位机主要是用于读取下位机的PLC，读取间隔较短，周期通常为300ms，取得的下位机命令则需要将其放入到固定的缓冲区域内。

(4)通信软件设计分析

通信软件的设计需要结合多方面的问题，不仅包含通信是否稳定且安全等，还包含通信系统与设计的完成，利用系统调试功能进行设置，保证通行情况稳定，同时完善监控功能。因此通信系统的设计是具备广泛的价值型的。

3 PLC 型DCS 控制系统运行的注意事项

在PLC 型DCS 控制系统运行过程中，工作人员仍须注意以下事项：

其一，软件设计能够充分体现DCS 操作的便捷性以及安全性，能够帮助系统进行信息存储，查询到系统的实际运行状况。工作人员能够对系统数据信息进行存储打印，也可以对其运行实施控制等，最后针对设备故障进行排查并给予解决。

其二，通讯软件能够结合PLC 端的设计，采用com2 作为通讯端口，只关心的进行FBD 语言编辑，对于系统功能而言是比较容易进行操作的，在设计过程中还可以实现PLC 与上位机之间的通讯，从而为系统提供更为便捷的通讯。在DCS 系统中，我们最为常见的一种软件PC 段设计就是采用VC++进行编程，在控制系统中，上机位的主要功能就是提取PLC 之中的数据，运用查询的方式对系统进行调试，在取得命令后将其放在固定缓冲区内，保证系统通信的稳定性。

其三，系统以及通讯软件需要进行全面监控，同时还要考虑系统运行的稳定性，在完成设计工作后需要对其不足之处进行检测，直至找出问题所在进行及时纠正，在系统设计确保无误后方可进行应用[5]。