自动化生产线电子控制系统论文

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1前言

早在上个世纪80年代，传统的DCS控制系统就在工业现场应用。而到了90年代中期，PLC型的DCS控制系统得到广泛应用，在工业现场控制领域内处于主导地位。本文以水泥生产自动化生产线作为研究对象，其中，该生产线以西门子S7-400系列控制单元作为主控系统的核心，现场通讯总线为PROFIBUSDP，并选取ET200M型号的分布式IO接口模块和S7-300型号的信号模块来组成控制系统的收集部分。在此基础上，本文重点论述了面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案，并分析了程序逻辑控制系统的实现过程，以期为相关电子控制系统的设计与实现提供一定的建议。

2面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案

本次设计以水泥工艺生产中的自动化控制系统作为研究对象，该现场单元使用了相对领先的DCS控制系统，以对现场设备和数据实行监视管理作为主要功能。具体而言：在该控制系统的中控室部分，由工程师站、操作员站硬件以及相关软件组成。电子控制控制柜内部包括模拟量隔离器、各种卡件、起始量的输出、输入继电器、各种信号处理设备等。集散型计算机控制系统（DCS）是由通讯总线、控制单元、隔离设备以及通讯模块等组成。该厂设备中存在一个中央控制室（CCS），收集石灰石破碎、熟料烧结、水泥包装、生料调配及运输等生产过程中的数据，对参数的设定进行控制，并对物理设备的运行和系统回路进行自动控制。在中央控制室内，相关人员都能够车间工艺参数实施操作和管理。中央控制室内部还包括工程师站、操作员站、报警打印机以及报告打印机等部分。其中，工程师站主要任务是对逻辑程序进行修改，完成系统实时监视控制以及维护的需要。通讯网络是为了保证系统运转安全，尤其是信号传输的可靠，通讯介质一般以光纤为主。在现场控制站（FCS）方面：依据生产实践的情况，该控制区域可以划分为六个现场控制站，分别是原料粉磨站、石灰石破碎远程站、烧成窑头控制站，窑尾控制站，水泥粉磨站、水泥包装控制站等。在现场控制站中，一般在低压配电室内安装各个自动控制模块，这样有助于DCS控制系统的统一性和完整性。

3程序逻辑控制的实现

3.1功能说明（1）在对机组电机的开启顺序设定上主要根据机组的步状态字，保证电机在启动功能上符合设定的时间间隔。依据机组状态字上的命名规定，能够比较容易的借助机组号来匹配到对应的步状态字，还能够运用步状态字来对应的机组号进行查询。（2）在电机控制功能模块对内部逻辑完成相应的执行后，可以在DR管脚上输出相应的运算结果，而且能够直接停止控制电机。（3）依据经验，电机开启时间通常不会超过1秒，这个启动时间比较符合于大部分电机。对于部分对启动时间延迟具有较长要求的电机，在启动时可以借助于延迟程序。（4）在电机联锁上，该电子控制系统存在三种联锁信号：分别是设备联锁、启动联锁以及运行联锁。用“1”来表示连锁满足的含义，也就设计可以启动；“0”则意味着不满足，也即不可以启动。对于启动联锁，通常大型设备都只会输出一个允许启动的指令，把信号接入到功能模块。在运行连锁上，依据工艺程序，该设备前的全部主要设备都可以常规启动，那么该设备才可以获得启动指令。（5）电机控制字。可以把每一个控制位共同组合为一个字节，直接传输给功能模块，从而更加高效、快捷。电机状态字在编号上依据同一个规则进行统一编排。（6）电机的下位调试。通常该电子控制系统内，下位调试就是对STEP7编程进行直接调试。

3.2计算机监控组件实现在整个电子控制系统内，逻辑程序控制系统独立于计算机监控组件，二者作为各自自主运行的控制单元。不过，由于二者都应用SIMATIC的通讯协议与总线网络后，这两个控制单元了一定的整体性。工业以太网为主的通讯中介不仅可以服务于控制站与控制站间的通信，还可以作为操作站与控制站之间的稳定介质，有助于以上不但站点之间数据的及时传输。在控制站点和现场模块间，该系统主要借助于分布式IO来完成通讯需要，借助于稳定安全的通讯总线能够把现场信号及时发送给相应的控制单元。对于该DCS的控制核大脑，主要包括了计算机监控组件、网络通讯系统以及逻辑程序控制系统等三个构成部分。这意味着现场必须配备有必有的计算机监控设备，在此基础上DCS控制系统可以高效、及时、精确地完成自动化生产线的控制任务。

4结语

本文重点论述了面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案，并分析了程序逻辑控制系统的实现过程，结果表明，模块分散设计并进行有机结合的设计思路有助于电子控制系统在自动化生产线中的实现。

作者：周莹单位：重庆电子工程职业学院