徐 程 施林峰

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自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

徐 程 施林峰

南京國能環(huán)保工程有限公司，江蘇 南京 211102

以PLC型的DCS控制系統(tǒng)作為研究基礎(chǔ)，以水泥生產(chǎn)線為例，結(jié)合該生產(chǎn)線的具體控制要求和控制工藝，簡單論述了自動化生產(chǎn)線的電子控制系統(tǒng)的方案設(shè)計情況和實現(xiàn)程序邏輯控制系統(tǒng)的介紹。

自動化生產(chǎn)線；電子控制系統(tǒng)

PLC型的DCS控制系統(tǒng)逐漸取代了傳統(tǒng)型的DCS控制系統(tǒng)，已經(jīng)在工業(yè)現(xiàn)場中居主導(dǎo)地位。文章是以水泥的生產(chǎn)自動化為研究對象，其中水泥自動化生產(chǎn)線的主控核心是S7-400系統(tǒng)，現(xiàn)場總線是PROFIBUS DP，控制系統(tǒng)的收集部分是ET200M型號分布式I/O模塊和S7-300型號信號模塊構(gòu)成，可以直接節(jié)約電纜的安裝費用，增強了現(xiàn)場控制和傳輸信號的靈活準(zhǔn)確性。自控系統(tǒng)中以工控機作為儲存設(shè)備，提高系統(tǒng)可操作性及數(shù)據(jù)采集能力[1]。

1 自動化生產(chǎn)線的電子控制系統(tǒng)的設(shè)計方案

將水泥生產(chǎn)中的自動化設(shè)計作為對象，工藝現(xiàn)場利用的是較為領(lǐng)先的DCS控制系統(tǒng)，方便對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)和設(shè)備進行實時監(jiān)控管理。如圖一當(dāng)中，控制系統(tǒng)的中心部分，是由操作員站和工程師站硬件和與此相關(guān)的軟件構(gòu)成。電子控制柜中包括起始量輸出、信號處理設(shè)備、繼電器輸入以及卡件等。DCS控制系統(tǒng)通過控制單元、隔離設(shè)備和現(xiàn)場總線等模塊組成。該水泥廠中存在著一個中心控制室，用于手機石灰石破碎、水泥包裝等生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，控制設(shè)定的參數(shù)，管理物理設(shè)備和控制系統(tǒng)回路。在中心控制室中，工作人員可以對車間的參數(shù)和值等進行實時操作和管理。內(nèi)部除了工程師站、操作員站之外，還有警報打印機和報告打印機等多個部分。工程師站可以修改邏輯程序，主要完成維護系統(tǒng)和實時監(jiān)控的需要。通訊網(wǎng)絡(luò)以光纖為介質(zhì)，保證信號的傳輸?shù)目煽啃约鞍踩訹2]。

在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，依據(jù)生產(chǎn)的實際需要，可以分為六個控制站，石灰石破碎站、原料磨粉站、燒成窯頭站、窯尾控制站、水泥磨粉控制站及水泥包裝站等。整個總線控制系統(tǒng)中，在低壓配電室中安裝多個控制模塊，有利于集散型控制系統(tǒng)的完整性和統(tǒng)一性[3]。

圖1 水泥自動化生產(chǎn)線的集散型控制系統(tǒng)配置

2 實現(xiàn)程序邏輯控制系統(tǒng)

2.1 功能設(shè)計說明

圖2 功能設(shè)計圖

根據(jù)機組步狀態(tài)字來設(shè)定機組電機的開啟次序，能夠在電機的啟動功能中設(shè)定的時間間隔符合需要。同時根據(jù)命名規(guī)定，可以借助機組號查詢到對應(yīng)的步狀態(tài)字，也可以用步狀態(tài)字匹配相應(yīng)的機組號。比如，在第一車間的第五機組中的機組不狀態(tài)字編號地址是MB45。前三位是第一步到第四步的步啟動步狀態(tài)，后四位就是相應(yīng)的步停止使能。在電機控制的模塊上可以完成相應(yīng)的相應(yīng)的邏輯執(zhí)行，DR管腳上鍵入運算結(jié)果，就可以停止控制電機。

通常情況下，電機啟動時間小于1秒，其啟動時間比較適合多數(shù)電機，少數(shù)電機啟動超過1秒，也可以利用延時程序啟動[4]。

關(guān)于電機聯(lián)鎖程序，該系統(tǒng)包括三種聯(lián)鎖信號，分別是設(shè)備聯(lián)鎖、運行聯(lián)鎖和啟動聯(lián)鎖。設(shè)備聯(lián)鎖是針對系統(tǒng)內(nèi)部的故障問題，設(shè)備本體沒有錯誤的時候可以啟動。運行聯(lián)鎖是依照工藝流程，在關(guān)鍵設(shè)備啟動之后才允許該設(shè)備啟動，并且將關(guān)鍵設(shè)備的運行信號進行串聯(lián)，接入此功能塊?！?”表示聯(lián)鎖不滿足，啟動禁止?！?”代表聯(lián)鎖滿足，可以啟動。

關(guān)于電機控制字和下位調(diào)試中，電子控制字編號是依照同樣的規(guī)則整體編排的，每個控制位可以組成一個字節(jié)，直接接入功能塊，效率高也節(jié)省時間。如2號車間的4號電機的控制字是M204，其中2表示車間號，04表示電機編號。下位調(diào)試是對STEP7編程的調(diào)試。電機啟動中，所有聯(lián)鎖信號都滿足的前提下，只需要置位于電機對應(yīng)控制字的第0位。如果所有的信號無法滿足聯(lián)條件，可以運用聯(lián)鎖滿足信號“1”將其屏蔽，復(fù)位控制位就可以使電機停止運動[5]。

2.2 實現(xiàn)計算機監(jiān)控組件

電子控制系統(tǒng)中，邏輯程序控制系統(tǒng)是獨立于監(jiān)控組件，兩者是各自獨立運行獨立單元。在運用SIMATIC運行協(xié)議和現(xiàn)場總線系統(tǒng)之后，兩個控制單元在一定程度上呈現(xiàn)出了整體性。通訊中介中以以太網(wǎng)為主負(fù)責(zé)控制站之間的通信，以及控制站和操作站之間的穩(wěn)定，有利于站點與站點之間及時傳輸應(yīng)用數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場模塊與控制站點之間，系統(tǒng)完成通訊需要就要利用分布式IO，借助通訊總線將信發(fā)穩(wěn)定安全地發(fā)送給對應(yīng)的控制單元。DCS控制系統(tǒng)包括了網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、邏輯程序控制和計算機監(jiān)控組件三個部分，所以計算機監(jiān)控設(shè)備是現(xiàn)場所必須配備的，基于此基礎(chǔ)上DCS系統(tǒng)才能及時、準(zhǔn)確及高效的完成控制任務(wù)[6]。

3 結(jié)束語

單回路微機控制系統(tǒng)是DCS系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)，全面整合了計算機、通訊、遠(yuǎn)程監(jiān)控和CRT技術(shù)，采用集中操作分散控制和分層分級管理的原則，克服了以前較為危險和復(fù)雜的人機聯(lián)系和單一的模擬功能等不足。本系統(tǒng)具有可靠安全性和少有的靈活性，在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用較為廣泛。在自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中應(yīng)用基于PLC的DCS系統(tǒng)，有助于自動化生產(chǎn)電子控制系統(tǒng)功能的實現(xiàn)[7]。

[1]周瑩.電子控制系統(tǒng)在自動化生產(chǎn)線中的設(shè)計及實現(xiàn)[J].科技展望，2015（2）：116.

[2]常明.自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].制造業(yè)自動化，2013（18）：49-50.

[3]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（6）：78-79.

[4]馬勇.計算機控制系統(tǒng)在自動化生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J].自動化與儀器儀表，2014（3）：72-73.

[5]周曉旭.基于PLC和組態(tài)軟件的自動生產(chǎn)線設(shè)備開發(fā)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011（2）：91-93.

[6]陳祎.自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的控制運用分析[J].文摘版：工程技術(shù)，2015（26）：250.

[7]賀輔寧.自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的控制運用研究[J].科技與企業(yè)，2014（11）：179.

Development and Application of Automated Production Lines，Electronic Control systems

Xu Cheng Shilin Feng

Nanjing State Environmental Protection Engineering Co., Ltd., Nanjing Jiangsu 211102

This article is a PLC-based DCS control system as a research-based, cement production line, for example, combined with the specific control requirements and control of the process of the production line, simply discusses the design and achievement of program electronic control system for automated production line program logic introduce control systems.

automated production lines; electronic control system

TP273

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1009-6434(2016)07-0080-02