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(chǎng)控制領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步。本文研究對(duì)象為水泥生產(chǎn)自動(dòng)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(chǎng)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(hào)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(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行重點(diǎn)論述，進(jìn)而分析自動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)的全面、科學(xué)發(fā)展。

1 自動(dòng)化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本文研究對(duì)象選擇水泥工藝中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)數(shù)據(jù)與設(shè)備。自動(dòng)化生產(chǎn)線電控系統(tǒng)配置如圖 1所示， 一般來(lái)說(shuō)，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(hào)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)）[2]。該水泥廠應(yīng)用設(shè)備中有一個(gè)中央控制室（CC），對(duì)熟料燒結(jié)、石灰石破碎、生料運(yùn)輸與調(diào)配等相關(guān)數(shù)據(jù)予以收集，對(duì)相關(guān)參數(shù)設(shè)定進(jìn)行有效控制，以此對(duì)物理設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)施自動(dòng)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、報(bào)告打印機(jī)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(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(hào)，通常以光纖作為通訊介質(zhì)，F(xiàn)CS（現(xiàn)場(chǎng)控制站）方面，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)發(fā)展情況，可將控制區(qū)域進(jìn)行六個(gè)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(huì)將若干自動(dòng)控制模塊安裝在低壓配電室中，由此對(duì)DCS控制系統(tǒng)的完整性與統(tǒng)一性極為有利。

2 自動(dòng)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(shuō)明

設(shè)定機(jī)組電機(jī)開啟順序方面，依照機(jī)組步狀態(tài)字，確保電機(jī)啟動(dòng)功能方面能夠與設(shè)定時(shí)間間隔相符合，依照機(jī)組狀態(tài)字命名規(guī)定，可以借助機(jī)組號(hào)對(duì)相關(guān)步狀態(tài)字加以匹配，還可以通過(guò)步狀態(tài)字查詢對(duì)應(yīng)機(jī)組號(hào)。內(nèi)部邏輯在電機(jī)控制功能中完成任務(wù)后，會(huì)向DR 管腳輸入運(yùn)算結(jié)果，控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)[3]。根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，一般開啟電機(jī)的時(shí)間會(huì)控制在1 s以內(nèi)， 該電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間與多數(shù)電機(jī)要求相符合，對(duì)一些延遲啟動(dòng)時(shí)間的電機(jī)，可通過(guò)延遲程序進(jìn)行相應(yīng)延長(zhǎng)。

對(duì)于電機(jī)聯(lián)鎖程序，該電子控制系統(tǒng)包括三種聯(lián)鎖信號(hào)： 設(shè)備聯(lián)鎖、啟動(dòng)聯(lián)鎖及運(yùn)行聯(lián)鎖。連鎖滿足定義代表數(shù)字是“1”，也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)程序可以啟動(dòng)，不滿足則用“0”表示，也就是說(shuō)禁止啟動(dòng)設(shè)計(jì)程序。啟動(dòng)聯(lián)鎖方面，一般大型設(shè)備 均輸出一個(gè)啟動(dòng)指令，在功能模塊中接入信號(hào)。運(yùn)行連鎖方 面，根據(jù)相關(guān)工藝程序，可常規(guī)啟動(dòng)設(shè)備前所有設(shè)備，這樣該 設(shè)備才有得到啟動(dòng)指令的權(quán)利。電機(jī)控制字方面，可將所有控 制位合成一個(gè)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(hào)上，電機(jī)狀態(tài)字依照統(tǒng)一規(guī)則實(shí)施統(tǒng)一編排。電機(jī)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(huì)直 接調(diào)試 STEP7編程[4]。

2.2 計(jì)算機(jī)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(dú)立性，兩者是彼此自主運(yùn)行、具有不同特征的控制單元。但是，因?yàn)閮烧呔诳偩€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?yàn)榭刂普竞涂刂普就ㄓ嵎?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(duì)站點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸極為有利。該系統(tǒng)在控制現(xiàn)場(chǎng)模塊與站點(diǎn)間，通過(guò)分布式IO 滿足通訊之需，通過(guò)安全、穩(wěn)定通訊總線向控制單元及時(shí)發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)。對(duì)于 PLC 型DCS 控制核大腦，具體包括網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控組件、邏輯程序控制系統(tǒng)，也就是說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該配備完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備， 由此 DCS 控制系統(tǒng)就能夠精確、高效、及時(shí)的完成電子控制任務(wù)[5]。

3 結(jié) 語(yǔ)

DCS控制系統(tǒng)產(chǎn)生與發(fā)展的基礎(chǔ)是單回路微機(jī)控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)對(duì)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、過(guò)程控制技術(shù)以及CRT顯示技術(shù)進(jìn)行了全面綜合，通過(guò)分層分級(jí)形式與集中操作、分散控制、分而自治以及分級(jí)管理設(shè)計(jì)原則，對(duì)以往計(jì)算機(jī)控制危險(xiǎn)、復(fù)雜的人機(jī)聯(lián)系及模擬儀表功能單一等存在的不足進(jìn)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(dòng)化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中，有利于自動(dòng)化生產(chǎn)線中電子控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。