PLC型DCS控制系统在自动化生产线电子控制系统中的应用

韦日祯

摘 要：在实际生产应用中，PLC型DCS控制系统自动化生产线已经逐渐扩大应用范围。该应用主要是利用单回路微机控制系统，通过与计算机、控制技术、通讯技术三者共同作用，强化生产过程自动化的集中操作，在自动化生产线实现分层控制。分层控制可以对人机直接的关联得以区分，提高计算机在运行上可能出现的风险控制。本文通过PLC型DCS控制系统在自动化生产线上电子控制系统的应用，解决计算机操作中的缺陷，確保PLC型DCS控制系统在自动化生产线电子控制系统中应用的稳定性，希望为相关操作人员提供参考。

关键词：PLC型DCS控制系统 自动化生产线 电子控制系统

在20世纪90年代，DCS控制系统已广泛应用于自动化生产线，在应用和开发期间逐渐地转移到PLC型DCS控制系统中。该系统主要用于生产工业自动化，发挥更多符合自动化生产线需求的作用，自动控制系统和自动化生产线的领域在PLC型DCS控制上不断优化和创新。利用计算机的融合，PLC型DCS控制系统在工业自动化生产线行业中获得了更灵活性和稳定效果，PLC型DCS控制系统技术的有机集成让工业企业生产获得更高价值。

1 自动化生产线电子控制系统设计

通过自动化生产线电子控制系统上的计算机技术、控制技术、通信技术相结合。利用单回路微型计算机控制，实现了分层分级控制功能，控制系统可以实现分级管理和应用。与传统的自动化生产线相比，PLC型DCS控制系统在自动化生产线电子控制系统的风险不断降低，对生产线的稳定性和生产效率显着提高并取得更高的安全性。在DCS控制系统运行中，集成到PLC编程调试上，以提高自动化生产线的电子控制的灵活性。添加PLC编程，根据生产线的生产过程做编程设计，实现了生产过程的控制，提高了生产效率，避免控制系统受到不稳定因素的影响。在自动化生产线的电子控制系统上，利用计算机软件、硬件和控制系统、通讯系统的工程师、技术人员、操作人员为主要构成方式。企业在生产线运行上通过多层化的数据接口管理做到连接目的，可以做到控制原材料的轧制和转运等轨迹运行，并在自动系统中控制生产中需要的数据参数，做到控制自动化生产的目的。本文以某钢铁厂中冷轧板带钢自动化生产的电子控制系统为例，依据冷轧板带轧制和生产运行流程的控制，以热轧板作为原料，通过开卷机开卷、激光焊机焊接、酸洗槽酸洗处理、到最后轧机的轧制以及卷取机的卷取的控制过程，对自动化生产线的电子控制做探索，提高对PLC型DCS控制系统的认知[1]。

2 PLC型DCS控制系统在自动化生产线电子控制系统中的应用

假设在某钢铁厂的冷轧板带生产是采用PLC型DCS控制系统在自动化生产线电子控制系统运行，以热轧板作为原料，通过开卷机开卷、激光焊机焊接、酸洗槽酸洗处理、到最后轧机的轧制以及卷取机的卷取等生产工艺参数的控制，根据工艺要求利用参数在系统中的提前设定，采用自动化控制的方式做到电子控制的自动化运行。在轧钢车间控制室由操作人员通过HMI人机交互界面根据生产车间运行中产生的工艺及机械参数做控制的设定，实现自动化管理生产和自动化系统运行。电气技术人员负责系统运行过程的监管、程序调试以及设备的优化升级，让系统做好对运行设备的实时控制和通讯网络的正常，让系统在运行中提高安全性和稳定性。现场控制主要是依据实际情况，做好生产线的维护和操作，操作控制区分为酸洗入口操作区和圆盘剪操作区、轧机操作区等主控区域，采用PLC型DCS控制系统自动化生产控制模块，完成冷轧板带生产线的DCS控制系统的统一化管理模式，做好集中操作分散控制的目的，从而提高生产线的生产效率和自动化生产过程的稳定性和安全性[2]。

2.1 PLC型DCS控制系统功能介绍

PLC型DCS控制系统自动化生产电子控制系统的功能首先体现在冷轧板带钢的生产自动化控制的核心，其核心采用的是西门子控制单元，利用总线PROFIBUS-DP做现场通讯，在系统实际操作的运行中用总线模式下的控制单元做DCS控制，达到内部系统完成自动化生产的需求。这个过程需要依据系统中设备的启动顺序，确保在设备启动后，可以按照各个功能参数做控制设置。同时设计启停时间，让设备中的状态字反馈信号匹配到生产线的实际应用中，利用状态字的反馈对相应的组号做搜索功能。通过设备系统内部所编程的逻辑实现拟定的任务要求，让DR管脚可以获取系统逻辑运行后的计算结果，实现生产线的运行控制，利用点击达到状态的掌控，经过有效掌控实现自动化控制要求，再经过信号的继续传递，实现程序过程控制。在实际生产线应用过程上，系统的电机开启操作正常是控制在1s之内，在启动时间≥1s时，运行系统和机器都是正常状态且没有故障的情况下，可以利用延迟程序对启动时间做延长。电机在连锁上主要有设备相关连锁、启动和运行连锁，在设定时“1”表示连锁成功，正常启动设备，“0”表示连锁失败无法对程度进行启动[3]。连锁正常启动后，会由技术人员在程序中根据状态字的反馈做出连锁指令的输出，在得到控制信号后进入功能区域，这时就可以得到指令接收，也可以将指令传输出去。连锁在启动过程需要按照规定的指令和流程做启动操作，才能确保设备系统的正常开启与运行工作。在生产线电子控制系统中，实际应用会将电机所有的控制字看成整体，再通过字节向功能模块做信息和指令的传输。启停原理如下图1所示。

在冷轧板带钢整个生产过程的自动化控制上，是工程师、技术人员、操作员在原有的组成上再利用软件构成新的组成，并对新的组成加以控制。在PLC型DCS控制系统的控制下，自动化生产线的控制还可以实现过程监控，使用通信总线将相关数据即时传输到计算机内，然后实现信号处理、通信模块等操作。DCS控制系统的正常操作可以确保控制自动化生产线上的钢材生产，并起到简化人工、完善自动化控制、提高生产率的重要作用[4]。

2.2 PLC型DCS控制系统计算机监控组件

自动生产线的电子控制系统是具有独立性的，与PLC型DCS控制系统是不同的自主运行系统，并且拥有不同的特征，在对生产控制上作用也有所不同。不过在自动化生产线操作中，由于两个系统有着总线网络的连接，两个系统还同时存在着网络协议，因此在生产运行上需要将两个系统看成一个整体。利用以太网作为通讯中介模式，可以做到对控制系统的控制站服务的功能，同时也可以对数据参数的准确性做服务。以太网的接入有效让计算机在通讯上起到控制站和操作共同稳定可靠的性质，确保数据参数在传输过程上的稳定[5]。

计算机内的监控系统主要起到控制现场模板和各站点之间状态的操作，满足操作过程协调性，传输数据质量会随着操作有所增加，并提高了传输速度。在PLC型DCS控制系统中，主要包括网络通信、计算机监控组件、程序控制。因此，在实际操作中，为了更好地允许PLC型DCS控制系统发挥作用，通常建立通信系统，并且建立整体设备监控系统，确保PLC型DCS控制系统在操作中的准确性。系统正常运行下管理器会自动在生产线中完成电子设備发出的任务指令，并根据指令实现系统运行生产功能。

2.3 软件功能设计

2.3.1 监控功能

计算机监控组件一般是起到监控电子系统整体的运行情况，并通过监控到的问题对系统做日常检修维护。电子系统主控板的运行状态可以起到对自动生产线运行中检测的作用。在运行过程中还包括设备故障检测，并准确发现出现故障的区域位置和故障类型，并在检测到故障后及时通知相关维修人员，第一时间对发现故障的位置做相应维修对策，避免影响自动生产线运行，从而造成不必要的损失[6]。

2.3.2 控制功能

通常电子控制系统在运行过程上，具体运行情况和生产线的数据参数都会通过监控界面传输并显示，相关工作人员根据界面的显示做实时监测，迅速判断出运行系统的故障所在区域位置和故障具体类型。当发现故障时，系统还可以将故障信息及时在计算机内做保存，技术人员通过保存信息对主控板做分析，及时查找到故障原因，根据原因做出维修方案。自动生产线电子控制系统下，计算机就会变成PLC型DCS控制系统做管理，依据运行情况做到自动控制的目的，这就可以杜绝系统在运行上出现其他操作问题，或者出现不在系统设定内的问题引发故障。保障系统可以正常运行，主要是通过用户所具有的操作权限和优先决定的权决定系统可以持续安全运行。如表1内容可以看出，一般会利用遥控和手动双模式来限制系统，实现优先设置的权利，避免多个系统在共同操作下，出现操作失误的情况导致故障发生。利用PLC型DCS控制系统可以快速提高系统的稳定性，在后期运行中也可以保障系统安全，利用计算机的协助实现快速找到故障，并维修故障。

2.4 通信软件设计

2.4.1 通信协议设计

通常情况，该系统具有一定的权限通信协议，常用的是MODBUS协议和RTU的通信模式做数据的采集和储存。当使用该协议时，需要验证数据收集内容，用16位CRC执行系统通信模式的验证工作，以确保在操作期间系统的可靠性。PLC型DCS控制系统在接收到任务时，单元数据信息被发送到控制系统，并且控制系统子程序分析发送数据的参数指标后，在做数据转换为系统提供参考依据。

2.4.2 PLC端的设计

PLC端的设计主要通过语言编程软件与兼容功能结合，利用可读性高的特点对PLC做设计，将系统上位机与PLC通信结合，在通信端口设置一个停止位，设置通讯端口COM2，设置奇偶校验位。

2.4.3 PC端设计分析

与参数的通性设计类似，采用的是VC++，通常在查询方式做设计，设计位置一般会在下位机。而上位机的作用就是读取下位机PLC内容，周期是300ms，时间间隔较短，读取的任务命令直接会作用于固定的缓冲区域。

2.4.4 通信软件设计分析

在通信软件设计上，通常会融合多方面内容做综合设计，想要实现通信软件设计的安全性，就需要系统和设计内容共同完成，再利用系统的调试功能做设置，才能确保通信的稳定和安全[8]。

3 PLC型DCS控制系统运行上注意要点

（1）在软件设计运行中，需要信息数据存储和查询功能，以反映DCS控制系统的有效安全性和稳定性，这种功能要易于操作。在存储和运行的控制下，设备正在运行的状态做实时查询，并且发现故障位置在第一次进行解决。

（2）通信软件可以将PLC型DCS控制系统做组合设计，使用COM2作为通信端口，执行FBD语言编程功能，更容易在系统功能上做操作和运行，并通过PLC和上位机的通信来实现更快捷方便的通信模式轨道运行机制。DCS系统中的PC设计通常是使用VC++进行编程，控制系统的上位机功能，起到收集PLC中生成的数据。利用查询功能在系统中进行调试时，获取相关命令以便指示固定缓冲区，确保系统的稳定性和可靠性。

（3）在系统控制下，设计通信软件时需要结合PLC型DCS控制系统，界面的设计应考虑到要监控系统的可见性，方便运行中对系统的监控作用。在完成设计后，做好检测和检查工作，便于解决和纠正问题，确保系统运行上的安全性。

4 结语

在工业自动化生产线电子控制系统中应用PLC型DCS控制系统已经成为较为普遍的方式。PLC型DCS控制系统高效快速的提高自动化生产线电子控制的灵活性和可靠性，最大化提高生产线控制系统的正常运行，同时提高生产效率，提高企业利益。通过对PLC型DCS控制系统不断改造和提升，在将其与自动化生产线有机结合，极大促进工业企业生产的发展空间，为工业市场整体带来提速和稳定持续发展。

本文系潘协龙自治区技能大师工作室2020年柳州市补贴资金建设项目（项目编号：J20201017）和广西职业教育互联网+智能制造专业群发展研究基地建设的研究成果之一。

参考文献：

[1]祖艳竹.自动化生产线电子控制系统中PLC型DCS控制系统应用研究[J].电子测试，2021（14）：89-90+48.

[2]李培东.PLC控制系统在汽车电子仪表中的应用[J].内燃机与配件，2021（11）：229-230.

[3]吴松涛，李锐成，张国栋.国华盘山输煤系统PLC改造为DCS控制[J].自动化博览，2021，38（03）：78-80.

[4]汤继保，郑荣波，袁哲，汤修平.浅析PLC在船用电子机柜空调控制系统中的应用[J].中国设备工程，2020（10）：195-196.

[5]孙永芳.PLC型DCS控制系统在自动化生产线电子控制系统中的应用[J].中国设备工程，2019（24）：206-208.

[6]张晓朕，许坤.PLC型DCS控制系统在自动化生产线电子控制系统中的应用[J].南方农机，2019，50（04）：176.

[7]赵劲松，田龙，司华良.DCS控制系统与S7-200 PLC的通信实现及应用[J].自动化仪表，2019，40（01）：50-52.

[8]寇腾.关于PLC控制系统与DCS控制系统对比分析[J].应用能源技术，2018（08）：46-48.