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          自動化生產線電子控制系統論文

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          自動化生產線電子控制系統論文

          1前言

          早在上個世紀80年代,傳統的DCS控制系統就在工業現場應用。而到了90年代中期,PLC型的DCS控制系統得到廣泛應用,在工業現場控制領域內處于主導地位。本文以水泥生產自動化生產線作為研究對象,其中,該生產線以西門子S7-400系列控制單元作為主控系統的核心,現場通訊總線為PROFIBUSDP,并選取ET200M型號的分布式IO接口模塊和S7-300型號的信號模塊來組成控制系統的收集部分。在此基礎上,本文重點論述了面向自動化生產線的電子控制系統的總體設計方案,并分析了程序邏輯控制系統的實現過程,以期為相關電子控制系統的設計與實現提供一定的建議。

          2面向自動化生產線的電子控制系統的總體設計方案

          本次設計以水泥工藝生產中的自動化控制系統作為研究對象,該現場單元使用了相對領先的DCS控制系統,以對現場設備和數據實行監視管理作為主要功能。具體而言:在該控制系統的中控室部分,由工程師站、操作員站硬件以及相關軟件組成。電子控制控制柜內部包括模擬量隔離器、各種卡件、起始量的輸出、輸入繼電器、各種信號處理設備等。集散型計算機控制系統(DCS)是由通訊總線、控制單元、隔離設備以及通訊模塊等組成。該廠設備中存在一個中央控制室(CCS),收集石灰石破碎、熟料燒結、水泥包裝、生料調配及運輸等生產過程中的數據,對參數的設定進行控制,并對物理設備的運行和系統回路進行自動控制。在中央控制室內,相關人員都能夠車間工藝參數實施操作和管理。中央控制室內部還包括工程師站、操作員站、報警打印機以及報告打印機等部分。其中,工程師站主要任務是對邏輯程序進行修改,完成系統實時監視控制以及維護的需要。通訊網絡是為了保證系統運轉安全,尤其是信號傳輸的可靠,通訊介質一般以光纖為主。在現場控制站(FCS)方面:依據生產實踐的情況,該控制區域可以劃分為六個現場控制站,分別是原料粉磨站、石灰石破碎遠程站、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。在現場控制站中,一般在低壓配電室內安裝各個自動控制模塊,這樣有助于DCS控制系統的統一性和完整性。

          3程序邏輯控制的實現

          3.1功能說明(1)在對機組電機的開啟順序設定上主要根據機組的步狀態字,保證電機在啟動功能上符合設定的時間間隔。依據機組狀態字上的命名規定,能夠比較容易的借助機組號來匹配到對應的步狀態字,還能夠運用步狀態字來對應的機組號進行查詢。(2)在電機控制功能模塊對內部邏輯完成相應的執行后,可以在DR管腳上輸出相應的運算結果,而且能夠直接停止控制電機。(3)依據經驗,電機開啟時間通常不會超過1秒,這個啟動時間比較符合于大部分電機。對于部分對啟動時間延遲具有較長要求的電機,在啟動時可以借助于延遲程序。(4)在電機聯鎖上,該電子控制系統存在三種聯鎖信號:分別是設備聯鎖、啟動聯鎖以及運行聯鎖。用“1”來表示連鎖滿足的含義,也就設計可以啟動;“0”則意味著不滿足,也即不可以啟動。對于啟動聯鎖,通常大型設備都只會輸出一個允許啟動的指令,把信號接入到功能模塊。在運行連鎖上,依據工藝程序,該設備前的全部主要設備都可以常規啟動,那么該設備才可以獲得啟動指令。(5)電機控制字。可以把每一個控制位共同組合為一個字節,直接傳輸給功能模塊,從而更加高效、快捷。電機狀態字在編號上依據同一個規則進行統一編排。(6)電機的下位調試。通常該電子控制系統內,下位調試就是對STEP7編程進行直接調試。

          3.2計算機監控組件實現在整個電子控制系統內,邏輯程序控制系統獨立于計算機監控組件,二者作為各自自主運行的控制單元。不過,由于二者都應用SIMATIC的通訊協議與總線網絡后,這兩個控制單元了一定的整體性。工業以太網為主的通訊中介不僅可以服務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定介質,有助于以上不但站點之間數據的及時傳輸。在控制站點和現場模塊間,該系統主要借助于分布式IO來完成通訊需要,借助于穩定安全的通訊總線能夠把現場信號及時發送給相應的控制單元。對于該DCS的控制核大腦,主要包括了計算機監控組件、網絡通訊系統以及邏輯程序控制系統等三個構成部分。這意味著現場必須配備有必有的計算機監控設備,在此基礎上DCS控制系統可以高效、及時、精確地完成自動化生產線的控制任務。

          4結語

          本文重點論述了面向自動化生產線的電子控制系統的總體設計方案,并分析了程序邏輯控制系統的實現過程,結果表明,模塊分散設計并進行有機結合的設計思路有助于電子控制系統在自動化生產線中的實現。

          作者:周瑩單位:重慶電子工程職業學院