祖艷竹

(云南錫業(yè)職業(yè)技術學院，云南紅河，661000)

1 電子控制系統(tǒng)的整體設計

自動化生產線電子控制系統(tǒng)通過單回路微機控制系統(tǒng)，對計算機的通訊、過程控制以及顯示技術等進行融合，通過分層以及分級的方式，將系統(tǒng)控制進行分級管理，從而降低計算機的安全風險，與傳統(tǒng)的工業(yè)生產控制系統(tǒng)相比較，DCS控制系統(tǒng)具有較高的安全性，成為工業(yè)生產過程中的主導。PLC 可編程控制器靈活性強且速度快，彌補傳統(tǒng)工業(yè)生產的不足之處，帶機械化的觸點繼電器，節(jié)省計算機傳感系統(tǒng)返回時間，盡量避免控制器出現不穩(wěn)定因素出現，便于PLC 能夠順利進行編程，也能夠根據工業(yè)生產的具體情況進行調整，進一步提升工業(yè)生產的工作效率。因此，將PLC 與DCS 相結合在一起，也為我國工業(yè)生產開創(chuàng)全自動化生產線電子控制系統(tǒng)時代[1]。

本文研究對象則是選擇水泥工藝的全自動化控制系統(tǒng)，結合新型DCS 控制系統(tǒng)，監(jiān)管現場數據以及設備等。如圖1 所示，控制系統(tǒng)內部的中控室環(huán)節(jié)通常由軟件、工程師以及操作員站硬件所構建而成，由通訊模塊、控制單元以及隔離設備等構建而成的DCS 系統(tǒng)。水泥廠的應用設備中配備中央控制室，對熟料的燒結、石灰石的破碎等相關數據進行收集，都參數設定進行合理的控制，從而實現自動化控制，這樣工作人員能夠在車間內操作相關工藝參數，修改邏輯程序，定期為控制系統(tǒng)，確保數據信息能夠正常運轉，FCS（現場控制站）能夠通過實際發(fā)展情況將控制區(qū)域劃分為石灰石破碎遠程站、水泥粉磨站、原料粉磨站、水泥包裝控制站、窯尾控制站以及燒成窯頭控制站，各個控制站做好各自崗位工作，保證控制系統(tǒng)的統(tǒng)一性與完整性，推動生產流水線高效率運轉，從而生產出客戶所需的水泥[2]。

圖1 自動化生產線電控系統(tǒng)配置示意圖

2 PLC 型DSC 控制系統(tǒng)在自動化生產線電子控制系統(tǒng)中的應用

2.1 功能說明

為了能夠確保控制系統(tǒng)的啟動能夠與設施時間相符合，設定集主電機往往存在著開啟順序，按照記住狀態(tài)字的命名與相關聯(lián)的步狀態(tài)字進行匹配，反之也可通過步狀態(tài)字查詢到與系統(tǒng)相對應的機組號。比如說某一車間的機組步狀態(tài)字顯示地址為MB45 ，0-3 則為第一部到第四步的步啟動步狀態(tài)，那么4-7 則為停止使能，工作人員應當注意，其中的步信號同時也是指代脈沖信號。當計算機控制系統(tǒng)功能完成內部邏輯工作后，則會開始向DR 管腳輸入運算結果，從而控制計算機的內部運行[3]。

2.2 計算機監(jiān)控組件

電子控制系統(tǒng)具備一定的獨立性，二者之間是自主運行且具備不同特征的控制單元。因為二者之間存在總線網絡以及網絡通訊協(xié)議等協(xié)議，所以二者具備整體性特征。計算機的通訊中介主要是借助于以太網，能夠為控制系統(tǒng)的控制站以及通訊數據傳遞進行服務以外，也可以作為控制站以及操作站的穩(wěn)定介質，保障控制器的數據傳輸。計算機的監(jiān)控系統(tǒng)基于控制現場模板與站點之間，能夠滿足于分布式IO 的需要，通過安全且穩(wěn)定的通訊線率，及時向現場發(fā)送信號。PLC型DCS 控制系統(tǒng)包含網絡通訊、計算機監(jiān)控組件以及程序控制這三大環(huán)節(jié)。因此，工業(yè)生產現場需要配備完善的監(jiān)控設施，這樣DCS 控制系統(tǒng)才能夠為精準、高效的完成電子控制設備所下達的任務。

2.3 軟件功能設計

電子控制系統(tǒng)軟件功能主要包含監(jiān)測以及控制功能這兩方面，該項系統(tǒng)的軟件控制操作起來非常簡單，功能十分齊全且可視性較強。

(1)監(jiān)控功能

計算機監(jiān)控組件通常是對電站的整體運行情況進行系統(tǒng)化的檢測，其中還包括設備故障檢測以及運行問題等。電站運行狀態(tài)則是對生產線的運行狀態(tài)進行檢測，設備故障檢測則是針對故障位置以及故障類型等進行檢測，同時還能夠在檢測到設備故障后，及時通知相關工作人員進行維修。

(2)控制功能

通常情況下，電站的運行情況以及生產線的基本參數會通過系統(tǒng)監(jiān)控界面進行集中顯示，便于工作人員對設備的運行情況進行實時檢測，并自動判定故障發(fā)聲位置及其類型。系統(tǒng)也會將這些故障信息全部儲存于計算機內，便于工作人員隨時進行查詢處理，也便于工作人員分析電站運行情況。在自動控制模式下，計算機的工作狀態(tài)會改變?yōu)橛蒔LC 自動控制管理，他會根據各項設備的運行狀態(tài)進行自動控制，避免系統(tǒng)在運行過程中出現操作無序且任意的情況，最終致使系統(tǒng)出現損壞。系統(tǒng)的安全是通過用戶操作權限以及優(yōu)先級進行決定的。如表1 所示，為了限制軟件系統(tǒng)，通常在采用遙控以及手動模式下進行優(yōu)先級的設置，從而避免系統(tǒng)的混合使用，導致系統(tǒng)出現操作上的失誤，繼而出現故障。運用PLC自動控制管理能夠提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及安全性，便于后期出現類似故障進行便捷處理[4]。

表1 系統(tǒng)的控制功能

2.4 通信軟件設計

(1)通信協(xié)議以及格式設計

系統(tǒng)的通信協(xié)議，往往是采用Modbus 協(xié)議以及RTU 通信模式進行數據信息的收集以及儲存的。工作人員在使用Modbus 協(xié)議時，需要對數據信息進行檢驗，最后再在通信模式下采用16 位CRC 進行系統(tǒng)的校驗，從而提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PLC 在接收到命令后，會將單元數據傳輸給控制軟件，最后等待子程序將這些數據進行梳理完畢后，逐漸將其轉化為相對應的模擬量。

(2) PLC 端設計

FBD 語言具備良好的只關心，由于可讀性較高，所以將編程語言與兼容功能相結合在一起。系統(tǒng)的上機位與PLC 通信所采用的方式也為查詢，在通信端口擁有1 個停止位，采用Com2，并未設立奇偶驗位。

(3) PC 端設計分析

PC 端設計參數與通行參數相似，主要是采用的是VC++，一般采用查詢的方式設置下位機，上位機主要是用于讀取下位機的PLC，讀取間隔較短，周期通常為300ms，取得的下位機命令則需要將其放入到固定的緩沖區(qū)域內。

(4)通信軟件設計分析

通信軟件的設計需要結合多方面的問題，不僅包含通信是否穩(wěn)定且安全等，還包含通信系統(tǒng)與設計的完成，利用系統(tǒng)調試功能進行設置，保證通行情況穩(wěn)定，同時完善監(jiān)控功能。因此通信系統(tǒng)的設計是具備廣泛的價值型的。

3 PLC 型DCS 控制系統(tǒng)運行的注意事項

在PLC 型DCS 控制系統(tǒng)運行過程中，工作人員仍須注意以下事項：

其一，軟件設計能夠充分體現DCS 操作的便捷性以及安全性，能夠幫助系統(tǒng)進行信息存儲，查詢到系統(tǒng)的實際運行狀況。工作人員能夠對系統(tǒng)數據信息進行存儲打印，也可以對其運行實施控制等，最后針對設備故障進行排查并給予解決。

其二，通訊軟件能夠結合PLC 端的設計，采用com2 作為通訊端口，只關心的進行FBD 語言編輯，對于系統(tǒng)功能而言是比較容易進行操作的，在設計過程中還可以實現PLC 與上位機之間的通訊，從而為系統(tǒng)提供更為便捷的通訊。在DCS 系統(tǒng)中，我們最為常見的一種軟件PC 段設計就是采用VC++進行編程，在控制系統(tǒng)中，上機位的主要功能就是提取PLC 之中的數據，運用查詢的方式對系統(tǒng)進行調試，在取得命令后將其放在固定緩沖區(qū)內，保證系統(tǒng)通信的穩(wěn)定性。

其三，系統(tǒng)以及通訊軟件需要進行全面監(jiān)控，同時還要考慮系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，在完成設計工作后需要對其不足之處進行檢測，直至找出問題所在進行及時糾正，在系統(tǒng)設計確保無誤后方可進行應用[5]。