DCS控制与电机电器控制之间的配合研究

刘方

摘要：现阶段，在我国工业发展中，对机械设备的控制方式发生了很大变化，尤其是集散控制系统与电机电器控制的应用，通过两者间的有效配合，在极大程度上提高了机械设备的控制能力，有效保障了工业设备的运行安全。不过，集散控制系统（DCS）和电机电器控制之间是如何进行配合的，采取哪些措施能够提高两者的配合程度，也引起了越来越多自动化专业人士的深入思考。

关键词：DCS控制;电机电器控制;

前言：近年来，现代工业的快速发展，使集散控制系统（DCS）得以被应用于各个领域，与此同时，DCS 控制与电机电器控制的配合默契也得以不断提高，这在很大程度上提高了工业设备的自动化程度及控制水平，保障了工业设备的运行安全。

一、概述

DCS 是科技发展中的一种新兴控制技术，DCS 控制系统一经面世，便广泛应用于工业生产领域中，并给机械控制带来了极深的影响，彻底改变了传统的机械控制方式。比如在对内燃机的电机速度进行控制时，需要通过PLC控制器、H 桥、PWM 驱动器以及速度传感器来实现速度精确控制，在工作过程中，速度传感器能够对内燃机设备的理论速度与实际速度进行采集，以此对两者的速度差值进行估算，然后速度差值参数会通过PLC 来进行模糊化处理，并通过PWM 占空比信号进行输出，以便于对能够驱动内燃机电机中的H 电桥的电压进行控制，从而达到控制内燃机运行速度的目的。对于电机电器控制来说，其控制电路主要包括主电路与逻辑控制两个组成部分。在工作原理上，操作人员需要启动后，使电流得以经过交流接触器并发生吸合，在此过程中，不仅主电路中的三组主触点会进行吸合，以确保电机得以运行以外，还有一个辅助触点也会发生吸合，而该辅助触点则是确保两端短路，以便于在发生断开时，主交流接触器仍旧处于吸合状态，该辅助触点便是所谓的自锁触点。在启动时，则会切断电源，并使得主交流接触器从原有的吸合状态下进行断开，相应的自锁触点也会随之断开，这样当再次吸合时，能够避免主交流接触器重新进入吸合状态。对于集散控制系统而言，其英文简称为DCS 系统，该系统是将微处理器作为核心而形成的一种适用于工业领域设备控制的系统，DCS 系统具有极高的自动化程度，能够实现对工业设备的集中管理与分散控制。在软件编程中，可通过编程符号能够对按钮动作进行模拟，这样便使DCS 控制与电机电器线路控制功能的实现具备了基础。

二、配合方式

现场操作柱的按钮动作是可以通过跳变信号输出进行模拟的，因此通常需要遵循以下原则，即在控制线路中将模拟停止按钮触点进行串联，当模拟运行按钮触点时，则需在控制线路中进行并联。控制触点在引入到DCS 系统时，通常是采用24V 的继电器触点，在一些工厂中，由于空间的限制，往往会在DCS 电器线柜内安装控制继电器，但实际上这种做法并不合理。在DCS 控制与电机电器控制中，其程序主要包括两大部分。其一是触发器部分，其原理在于DCS 开关在发射出开信号时，因触发器的功能需要保持不变，会使DCS 开关的开状态得到维持。否则，如果工艺主操关闭DCS 开关，则 触发器同样会确保DCS 开关处于原有的关状态。事实上，在DCS 系统中，其编程组态的控制便设置了开关量变量，其和上述程序功能是一致的。当然，人们也会产生为何不用开关量进行直接代替，这是因为在控制编程组态过程中还要由泵的运行信号来进行控制。其二是对跳变触点特征进行利用来模拟开停按钮，在此过程中还要应用到一些联锁控制点。

三、实例分析

1.10k V高压电机的应用也越来越广泛。大家都知道，高压电机的控制不同于低压电机，真空接触器有合闸线圈和跳闸线圈。当真空接触器合闸线圈得电后，真空接触器合闸，高压电机启动;真空接触器跳闸线圈得电时，真空接触器分闸，高压电机停止。现在多数工厂都是用D C S输出两个高电平脉冲控制高压电机的启动和停止。

2.当DC S系统的CPU性能下降突然死机或者UP S电源出现故障D O模块突然断电，会出现不能自动将运行中的高压电机停止的情况。要停运高压电机，需要专门通知电气值班人员到高压配电室手动停止或者跑到现场按急停按钮停止。由于不能自动将运转的高压电机停止，非常容易造成较大的设备损坏事故，存在着重大事故隐患。

3.电机的启动/停止命令无论是远程D C S控制还是本地控制，都是进入高压微机综合保护器之后，再由高压微机综合保护器输出到真空接触器的合闸/跳闸线圈得电动作;急停开关则不通过高压微机综合保护器直接接到真空接触器的跳闸线圈上面。D C S控制真空接触器需要的是合闸和分闸两个信号，这两个信号都是用的3s的脉冲输出信号，真空接触器动作之后会自动储能。由于在分闸回路中使用的是继电器的常开触点，所以在高压电机运行过程中，继电器是不会得电的。高压电机常规的D C S控制逻辑，只有当程序发出停止命令时，才会输出上升沿脉冲信号，继电器得电吸合，真空接触器的跳闸线圈得電，高压电机停止。如果出现P LC的CPU死机或者模块突然断电的情况，由于不会再有命令信号输出，此时就会出现上述电机不能停止的故障现象。在原来的逻辑程序脉冲功能块后面加一取反控制的程序块。正常运行时D C S一直发出的上升沿信号，让分闸的信号一直有输出，继电器一直处于得电状态;由于已经把继电器的常闭触点（继电器线圈得电时，触点是断开的）接在跳闸线圈中回路中，此时真空接触器的跳闸线圈是没有电的;当需要停止时;即相当于输出3 s的下降沿脉冲;停止继电器线圈失电，此时继电器的常闭触点闭合，高压柜真空接触器的跳闸线圈得电，控制高压电机停止。这样改进之后，一旦出现CPU断电或者死机，系统中所有的D O点全部没有输出，此时继电器线圈也失电，的常闭触点闭合，高压柜真空接触器跳闸线圈得电，所控制的高压电机就会停止。该系统在各个泵的控制箱自锁触点中并联了相应的开启触点，还有一些泵是利用DCS 编程进行断电恢复的，而断电报警触点则用来取样低配母线电压，并且DCS 除了能够对电机进行开停外，还能记录泵的运行状态，如果供电恢复，在经过一段时间后，会通过TEMPI 来对触发信号进行输出，以确保泵的恢复运行。

结束语：总而言之，DCS 控制与电机电器控制之间的配合能够在许多方面进行应用，可保障工业生产安全，提高企业对生产设备的管理水平。随着人们对两者配合研究的不断深入，通过DCS 控制与电机电器控制的高效配合，必将使工业领域取得更加理想的控制效果。

参考文献

[1]王向东.内燃机车常见微机系统信号干扰问题分析及处理方法[J].中国设备工程，2019（11）：97-98.

[2]周墨涛，李科，苏莉.浅谈DCS 控制系统在冷热电三联供系统中的应用[J].今日制造与升级，2020（03）：60-62.