自动控制系统分析

　　摘要：随着社会的进步，科学技术的发展，自动控制系统越来越多的应用到工业生产中，自动控制的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。

　　关键词：自动控制；DCS；PLC

　　中图分类号：F49

　　文献标识码：A

　　文章编号：1672-3198（2011）15-0234-01

　　1常见控制系统

　　1.1DCS

　　1.1.1DCS简介

　　DCS在国内自控行业称之为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

　　1.1.2DCS的结构

　　从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。

　　（1）DCS的控制程序：DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。

　　（2）过程控制站的组成：DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成。

　　（3）I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。

　　（4）I/O单元：通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。

　　1.1.3DCS特点

　　高可靠性、开放性、灵活性、易于维护、协调性、控制功能齐全。

　　1.2PLC

　　1.2.1PLC简介

　　PLC即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

　　1.2.2PLC的结构

　　（1）电源：PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的。

　　（2）中央处理单元（CPU）：中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

　　（3）存储器：存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

　　1.2.3PLC特点

　　可靠性高、抗干扰能力强、功能强适用面广、编程简单容易掌握、使用和维护方便。

　　2实际应用

　　采用对原有系统扩容的方式，增加控制柜一台，通过接口模块及电缆与原PLC相连，为加强系统扩展能力同时考虑实际需求，增加输入、输出模块按最大配置，通过连接电缆与主控制柜IM361连接。通过PLC控制实现系统的自动启停及联锁要求如下：

　　启动信号后：（1）延时5秒，启动原水泵，同时启动还原计量泵，打开浓水排放阀和产水排放阀，开机膜冲洗时间1分30秒，冲洗结束后关闭浓水排放阀和产水排放阀。原水泵启动后，延时2分10秒启动高压泵，同时启动阻垢剂计量泵。（2）延时10秒，打开进水阀。

　　停止顺序：

　　停止信号后：停止高压泵，同时停还原计量泵和阻垢计量泵，打开浓水排放阀和产水排放阀进行膜冲洗1分30秒，结束后关闭浓水排放阀和产水排放阀，同时关闭原水泵和进水阀。

　　同时满足联锁条件：超滤产水池液位实际值小于等于超滤产水池LL液位设定值时停止，超滤产水池液位实际值大于等于超滤产水池L液位设定值时启动。反渗透产水箱液位实际大于等于反渗透产水箱HH液位设定值时停止，反渗透产水箱液位实际值小于等于反渗透产水箱H液位设定值时启动。

　　该系统用PLC实现对水处理工艺设备及工艺过程的程控、远控及就地手动操作相结合的控制。在运行人员操作站上可以实现自动、成组等控制方式。完成模拟量和数字量的采集。根据工艺和设备的需要，还可以完成闭环控制的功能。检测仪表检测水处理工艺过程的各种参数，通过显示、报警等方式指示工艺系统运行的过程和状态，指导运行人员的操作。

　　3总结

　　在未来，工业过程控制系统向智能化、开放性、网络化、信息化发展。同时，DCS及PLC系统将会更加完善，更多的应用于社会生产的各个环节。