DCS控制系统在生产线物料运输工作的应用

【摘 要】本文对某企业在新建化工生产线DCS控制物料运输系统工作原理和系统组成进行了详细叙述，并通过连续的性能测试和改进，实现了系统的稳定运行，对提高企业生产效率，降低人工操作时间和劳动强度具有重要意义。

【关键词】运输系统；工作原理；测试；性能分析

0 前言

为加快企业现代化进程，提高生产科研工作效率，降低人工操ฝ作时间和强度，某企业在一新建生产线上引进安装了具有世界先进水平的全能综合性IndustrialIT DCS开放控制系统。本系统由主工艺系统、通风系统、转运系统和运输系统四个部分组成，具有灵活的通讯协议配置，能够支持多种协议标准。物料运输系统作为新建项目IndustrialIT

DCS控制系统的一个主要子系统，将在该生产线承担原料产品运输的重要任务，考虑到物料的特殊性，该系统要求具备良好的定位精确性、灵活的运输自动性，以及严格的通道气密性，从而可以更好地保证各项生产工作的流畅进行及工作人员的自身安全。

1 系统概述

1.1 系统工作原理

该运输系统由若干个呼叫控制CB箱和一条物料运输通道组成，每个控制箱对应一个呼叫站点，即操作口。每个呼叫站点的距离相对于通道顶端的激光发射器位置固定，相应的位置信息通过软件系统输入程序，而小车的运行就是经激光测距，位置信息反馈，然后通过存储的位置信息来对其实♥现功能控制的，即在某一站点呼叫后，当小车运行的实际距离达到程序中设置的理论位置时，小车就会自动停止，否则，在不受阻的情况下，小车就会继续运行，直至与程序中的位置信息相同为止。该物料运输系统的工作原理主要是有电机通电驱动小车前行，通过激光测距仪测距小车并同时进行位置信息反馈来控制小车的各种运动行为。与此同时，由控制器AC800F通过一些控制算法和策略，来实现信号转换并反馈到工程师站，从而可以直观地观察小车在通道中的各种运行情况。

1.2 系统组成

系统由硬件设备和软件控制两部分组成。硬件设备包括运输通道，运输小车，激光测距仪、DC控制柜、CB控制箱和计算机。CB控制箱安装在运输通道上，置于站点便于工作人员操作的位置，在此控制箱上能够通过对相关作用键的操作实现对小车运动的控制，小车的拖动电机采用直流调速器，运动程序由PLC编程设定，利用激光测距仪作位置反馈，实现小车的启动，加速，减速，停车的平稳运行。在运输通道两端各设一个行程开关，作为小车的运行极限位置，防止小车失控，产生故障。

小车运动程序由PLC编程设定，小车运行到各站点的位置信息也被存储于编程之中，按下控制CB箱的呼叫键后，小车在电机的带动下运行，同时，通道顶端发射的激光对小车运行的距离进行不间断地跟踪测距，在Windows XP系统上运行Builder F 8.1版本中文软件后，测距的位置信息通过交换机被随时传输到电脑工程师站，形成准确的画面显示。而与此同时，小车运行的位置信息也通过PLC控制站，受到软件系统的控制，当小车顺利地运行到该呼叫站点后，运行的距离与程序中设置的距离达到相同，则小车自动停止。

运输系统设有一个独立的操作员站兼工程师站。作为工程师站，安装的Control Builder F 8.1版本中文软件，运行在Windows XP系统上，工程师站在不组态时可作为操作员站使用。工程师站使用以太网与过程站及其它设备进行通信，可以实现硬件编辑、过程站编程、操作员站组态一体化编程及调试，工程技术人员根据实际控制要求可任意选用 FBD、LD、IL、SFC等方式；作为操作员站，安装的IndustrialIT DigiVis 8.1软件，实行中文语言操作 ϡ，软件运行环境为Windows XP操作系统。操作员站使用以太网与过程站及其它设备进行通信，由于系统数据库为全局，所以操作员站之间数据及画面完全可以共享。

2 系统测试

系统测试是一个循序渐进的过程，首先是通过小车的自由运行，测试小车的运行状况是否流畅，各通道、小室口一些相关的功能工作状况是否良好。此调试过程主要是硬件调试。

后期的工作主要是针对小车在正反方向运动情况下，对其定位进行测试。通过记录小车在通道小室口的停靠位置信息，来测定程序对小车控制的精确性、可靠性。小车运行的模式分为空载和负载两种。与此同时，一些相关人员也对通道进行了科学的压力测试。

2.1 定位测试

定位测试分为空载和负载两种模式。通道上每个站点的位置信息已由程序设定，它是限制小车在各个站点停靠位置的数值，一般来说，小车每次到达一个站点时，都会有一定的位置误差，调试人员可以通过手动调节控制箱上左、右（微）行健对其位置进行更正，选择最佳位置，并记录下来。空载测试是让小车在不加重物的情况下，通过记录其在每个站点的正反向位置数据；而负载测试则是模拟实际工作的需要，在小车的托盘上放置铅块，记录小车正反向运行的位置数据。这些数据均可以真实地反映系统的可靠性和精确度，是系统改进的重要依据。

2.2 通道压力测试

为了防止物料在运输过程中出现外泄的不良后果，在实际生产过程中，运输通道必须具有良好的密封性，且通道内要保持一定的负压。在测试的过程中，工作人员通过设定负压值为-700Pa，然后采用排风的手段，来检定通道的密闭性，并且营造相应的负压环境。

3 问题分析及改进建议

在系统测试过程中，因设计和认为操作等原因，总会出现了一些问题，但经过不断的改进和再测试，该运输系统基本能够满足使用要求。

3.1 常见问题

在前期的测试工作中，出现的主要问题有：①小车的在运行的过程中因通道阻力较大而受阻；②电机触电碳刷易脱落；③部分限位开关未能起到正常作用ข；④左、右（微）行建未能起到相应的行驶功能；⑤部分通道的激光测距仪未能在小车挡板上形成反射，导致位置反馈不能正常进行。

在后期的定位测试中，小车运行到每个站点的实际停靠位置均与程序的设定位置有着一定的误差。虽然一些误差较大，然而大部分的位置误差是在微调范围之内。

3.2 改进情况

硬件问题经过更换改进后，基本满足使用要求。虽然激光测距仪等一些硬件问题仍待进一步改进，但不会对系统的整体性能产生实质性的影响。在定位测试中，虽然一些位置误差较大，但通过修改设置距离及改进微调等功能后，问题得到很好地解决。

4 结束语

经过不断的运行测试和性能改进完善，该运输系统已基本上能够满足使用要求。目前部ท分系统已经投入运行，从实际运行效果来看，生产线的自动化水平有了明显提高。

【参考文献】

[1]王树青.集散型计算机控制系统（DCS）[J].自动控制，1999，No1.

[2]钟庆昌，等.变参数PID控制器[J].信息与控制，1999，28（4）：273-276.