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1前言

早在上個(gè)世紀(jì)80年代，傳統(tǒng)的DCS控制系統(tǒng)就在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。而到了90年代中期，PLC型的DCS控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制領(lǐng)域內(nèi)處于主導(dǎo)地位。本文以水泥生產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)線作為研究對(duì)象，其中，該生產(chǎn)線以西門子S7-400系列控制單元作為主控系統(tǒng)的核心，現(xiàn)場(chǎng)通訊總線為PROFIBUSDP，并選取ET200M型號(hào)的分布式IO接口模塊和S7-300型號(hào)的信號(hào)模塊來(lái)組成控制系統(tǒng)的收集部分。在此基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)論述了面向自動(dòng)化生產(chǎn)線的電子控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，并分析了程序邏輯控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，以期為相關(guān)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供一定的建議。

2面向自動(dòng)化生產(chǎn)線的電子控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

本次設(shè)計(jì)以水泥工藝生產(chǎn)中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為研究對(duì)象，該現(xiàn)場(chǎng)單元使用了相對(duì)領(lǐng)先的DCS控制系統(tǒng)，以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和數(shù)據(jù)實(shí)行監(jiān)視管理作為主要功能。具體而言：在該控制系統(tǒng)的中控室部分，由工程師站、操作員站硬件以及相關(guān)軟件組成。電子控制控制柜內(nèi)部包括模擬量隔離器、各種卡件、起始量的輸出、輸入繼電器、各種信號(hào)處理設(shè)備等。集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）是由通訊總線、控制單元、隔離設(shè)備以及通訊模塊等組成。該廠設(shè)備中存在一個(gè)中央控制室（CCS），收集石灰石破碎、熟料燒結(jié)、水泥包裝、生料調(diào)配及運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，對(duì)參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行控制，并對(duì)物理設(shè)備的運(yùn)行和系統(tǒng)回路進(jìn)行自動(dòng)控制。在中央控制室內(nèi)，相關(guān)人員都能夠車間工藝參數(shù)實(shí)施操作和管理。中央控制室內(nèi)部還包括工程師站、操作員站、報(bào)警打印機(jī)以及報(bào)告打印機(jī)等部分。其中，工程師站主要任務(wù)是對(duì)邏輯程序進(jìn)行修改，完成系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視控制以及維護(hù)的需要。通訊網(wǎng)絡(luò)是為了保證系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)安全，尤其是信號(hào)傳輸?shù)目煽浚ㄓ嵔橘|(zhì)一般以光纖為主。在現(xiàn)場(chǎng)控制站（FCS）方面：依據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐的情況，該控制區(qū)域可以劃分為六個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，分別是原料粉磨站、石灰石破碎遠(yuǎn)程站、燒成窯頭控制站，窯尾控制站，水泥粉磨站、水泥包裝控制站等。在現(xiàn)場(chǎng)控制站中，一般在低壓配電室內(nèi)安裝各個(gè)自動(dòng)控制模塊，這樣有助于DCS控制系統(tǒng)的統(tǒng)一性和完整性。

3程序邏輯控制的實(shí)現(xiàn)

3.1功能說(shuō)明（1）在對(duì)機(jī)組電機(jī)的開啟順序設(shè)定上主要根據(jù)機(jī)組的步狀態(tài)字，保證電機(jī)在啟動(dòng)功能上符合設(shè)定的時(shí)間間隔。依據(jù)機(jī)組狀態(tài)字上的命名規(guī)定，能夠比較容易的借助機(jī)組號(hào)來(lái)匹配到對(duì)應(yīng)的步狀態(tài)字，還能夠運(yùn)用步狀態(tài)字來(lái)對(duì)應(yīng)的機(jī)組號(hào)進(jìn)行查詢。（2）在電機(jī)控制功能模塊對(duì)內(nèi)部邏輯完成相應(yīng)的執(zhí)行后，可以在DR管腳上輸出相應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果，而且能夠直接停止控制電機(jī)。（3）依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電機(jī)開啟時(shí)間通常不會(huì)超過(guò)1秒，這個(gè)啟動(dòng)時(shí)間比較符合于大部分電機(jī)。對(duì)于部分對(duì)啟動(dòng)時(shí)間延遲具有較長(zhǎng)要求的電機(jī)，在啟動(dòng)時(shí)可以借助于延遲程序。（4）在電機(jī)聯(lián)鎖上，該電子控制系統(tǒng)存在三種聯(lián)鎖信號(hào)：分別是設(shè)備聯(lián)鎖、啟動(dòng)聯(lián)鎖以及運(yùn)行聯(lián)鎖。用“1”來(lái)表示連鎖滿足的含義，也就設(shè)計(jì)可以啟動(dòng)；“0”則意味著不滿足，也即不可以啟動(dòng)。對(duì)于啟動(dòng)聯(lián)鎖，通常大型設(shè)備都只會(huì)輸出一個(gè)允許啟動(dòng)的指令，把信號(hào)接入到功能模塊。在運(yùn)行連鎖上，依據(jù)工藝程序，該設(shè)備前的全部主要設(shè)備都可以常規(guī)啟動(dòng)，那么該設(shè)備才可以獲得啟動(dòng)指令。（5）電機(jī)控制字。可以把每一個(gè)控制位共同組合為一個(gè)字節(jié)，直接傳輸給功能模塊，從而更加高效、快捷。電機(jī)狀態(tài)字在編號(hào)上依據(jù)同一個(gè)規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)一編排。（6）電機(jī)的下位調(diào)試。通常該電子控制系統(tǒng)內(nèi)，下位調(diào)試就是對(duì)STEP7編程進(jìn)行直接調(diào)試。

3.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控組件實(shí)現(xiàn)在整個(gè)電子控制系統(tǒng)內(nèi)，邏輯程序控制系統(tǒng)獨(dú)立于計(jì)算機(jī)監(jiān)控組件，二者作為各自自主運(yùn)行的控制單元。不過(guò)，由于二者都應(yīng)用SIMATIC的通訊協(xié)議與總線網(wǎng)絡(luò)后，這兩個(gè)控制單元了一定的整體性。工業(yè)以太網(wǎng)為主的通訊中介不僅可以服務(wù)于控制站與控制站間的通信，還可以作為操作站與控制站之間的穩(wěn)定介質(zhì)，有助于以上不但站點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的及時(shí)傳輸。在控制站點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)模塊間，該系統(tǒng)主要借助于分布式IO來(lái)完成通訊需要，借助于穩(wěn)定安全的通訊總線能夠把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)及時(shí)發(fā)送給相應(yīng)的控制單元。對(duì)于該DCS的控制核大腦，主要包括了計(jì)算機(jī)監(jiān)控組件、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)以及邏輯程序控制系統(tǒng)等三個(gè)構(gòu)成部分。這意味著現(xiàn)場(chǎng)必須配備有必有的計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備，在此基礎(chǔ)上DCS控制系統(tǒng)可以高效、及時(shí)、精確地完成自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制任務(wù)。

4結(jié)語(yǔ)

本文重點(diǎn)論述了面向自動(dòng)化生產(chǎn)線的電子控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，并分析了程序邏輯控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，結(jié)果表明，模塊分散設(shè)計(jì)并進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì)思路有助于電子控制系統(tǒng)在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的實(shí)現(xiàn)。

作者：周瑩單位：重慶電子工程職業(yè)學(xué)院