摘要：該文指出PC控制系統(tǒng)設計，硬件要確定PC單機還是PC網絡，80點以內的系統(tǒng)選用不須擴展模塊的PC單機，PC輸入輸出點數(shù)要留有10％余量，存儲容量和指令執(zhí)行速度是重要指標，手持編程器易于現(xiàn)場調試，選用大公司的PC產品；輸入回路中電源為AC85—240V、DC24V時，應加裝電源凈化元件，PC內、外接DC24V“一”端和“COM”端不共接；輸出回路中輸出方式：繼電器輸出適用于不同公共點間帶不同交、直流負載，電流達2A／點；晶體管輸出適宜高頻動作，響應時間0.2ms。每個“COM”點加一熔絲。用手持編程器編程先畫梯形圖再編程。

關鍵詞：自動控制可編程序控制器系統(tǒng)設計應用

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產設備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機的起停，電磁閥的開閉，產品的計數(shù)，溫度、壓力、流量的設定與控制等，工業(yè)現(xiàn)場中的這些自動控制問題，若采用可編程序控制器(PC)來解決自動控制問題已成為最有效的工具之一，本文敘述PC控制系統(tǒng)設計時應該注意的問題。

硬件選購目前市場上的PC產品眾多，除國產品牌外，國外有：日本的OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德國的SIEMENS，韓國的LG等。近幾年，PC產品的價格有較大的下降，其性價比越來越高，這是眾多技術人員選用PC的重要原因。那么，如何選購PC產品呢?

1．系統(tǒng)規(guī)模首先應確定系統(tǒng)用PC單機控制，還是用PC形成網絡，由此計算PC輸入、輸出點。數(shù)，并且在選購PC時要在實際需要點數(shù)的基礎上留有一定余量(10%)。

2．確定負載類型根據(jù)PC輸出端所帶的負載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PC輸出點動作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是很重要的。

在激烈的競爭環(huán)境中，了解每個產品或服務的成本，識別哪些是盈利的，哪些對間接費用和最終盈利能力有貢獻，是十分重要的。因為，基于這些成本信息的管理決策和行為將影響到企業(yè)的盈利能力和生存

如何獲得一個有效的成本系統(tǒng)

近年來，全球經濟的一體化使企業(yè)面臨著日益激烈的競爭。特別是中國加入WTO以后，隨著國內市場的逐步開放，國外的技術、資金、先進的管理和服務理念大量進入，企業(yè)將可能面臨著市場被瓜分和盈利空間逐步縮小的挑戰(zhàn)。在如此激烈的競爭環(huán)境中，了解每個產品或服務的成本，識別哪些是盈利的，或至少哪些對間接費用和最終盈利能力是有貢獻的，是十分重要的，因為基于這些成本信息的管理決策和行為將影響到企業(yè)的盈利能力和生存。因此，國內企業(yè)如果要保持并增強競爭優(yōu)勢，必須擁有一個有效的成本系統(tǒng)，支持幫助管理者尋求途徑改善企業(yè)經營效率，提高競爭力。

同時，由于競爭日益激烈和全球化，企業(yè)的生產經營環(huán)境也發(fā)生了巨大的變化。先進制造技術與信息技術的蓬勃發(fā)展，使企業(yè)的成本結構和管理模式大為改變。一些企業(yè)的成本系統(tǒng)，特別是傳統(tǒng)的以數(shù)量為基礎的成本系統(tǒng)，已不能適應當今自動化程度越來越高的新環(huán)境。新的成本計算方法和新的成本管理理念，如作業(yè)成本法（ActivityBasedCosting，ABC），也正是在這種需求之下產生的。目前，國內外許多先進的企業(yè)都已經或準備實施新的成本系統(tǒng)（如ABC），以提高效率。

當然，實施新的成本系統(tǒng)是需要成本的，比如投入大量的計算機設備和培訓費用等，但更重要的是，如果依賴舊的成本系統(tǒng)，或許損失更大（例如，成品定價、產品選擇、供應商與客戶的確定等決策的失誤、錯過改善經營效率的機會等）。因此，成本系統(tǒng)是否需要更換是一個成本-收益的權衡問題。企業(yè)的管理者首先必須清楚：目前所依賴的成本系統(tǒng)是否有效？是否嚴重扭曲了成本信息而左右了企業(yè)的管理決策和行為？等等。然后考慮的問題才是如何改進或更新現(xiàn)有的成本系統(tǒng)。但并不是所有企業(yè)的管理者對上述問題都有明確的答案并意識到這些問題的重要性。

有效成本系統(tǒng)的重要性

控制系統(tǒng)能記錄和備份歷史數(shù)據(jù)，并可自動形成波形曲線供查，有利于工藝管理。糖漿上浮自動控制方案溫度控制混合糖漿泵送至列管式加熱器進行加熱到75—85℃后進入高位緩沖箱。在加熱器出汁管上安裝溫度傳感器，計算機根據(jù)設定的溫度進行溫度報警，提醒操作工人穩(wěn)定加熱溫度。為使溫度保持在預設定范圍，設計汁氣閥-溫度控制回路，當溫度小于系統(tǒng)設定值時，控制汁氣閥增大開度，加入更多汁氣以濾汁提升溫度，當溫度高于設定值時，控制汁氣閥減小開度，降低濾汁溫度，使溫度保持在設定值附近波動。圖1為汁氣閥-溫度控制回路框圖。

糖漿流量控制在高位緩沖箱底部安裝液位變送器，通過檢測糖漿高位緩沖箱的液位來監(jiān)控緩沖箱糖漿物料量，以穩(wěn)定糖漿流量；在糖漿緩沖箱至上浮反應箱的管路上安裝糖漿流量計，檢測和穩(wěn)定糖漿的流量作為自控的基本參數(shù)和基本條件；糖漿流量控制器根據(jù)設定流量值與反饋值的比較，控制流量閥的開度，從而控制糖漿流量。圖2是糖漿流量控制回路框圖。另外在混合糖漿儲備箱底部安裝液位變送器進行液位報警，以監(jiān)控糖漿物料流量，并防止儲備箱滿箱流失糖漿。

絮凝劑、磷酸和糖化鈣流量控制絮凝劑、糖化鈣和磷酸用計量泵輸送，計量泵電機安裝變頻器，計算機根據(jù)糖漿的流量按比例調整變頻器頻率，穩(wěn)定各種助劑的添加量。絮凝劑流量、磷酸流量流量控制回路圖。把糖漿流量的變化作為絮凝劑、磷酸、隨動設定值，按加藥比例自動調整控制絮凝泵、磷酸泵、糖化鈣泵的轉速，從而改變絮凝劑、磷酸和糖化鈣的加藥量。

制泡泵壓力控制在納米制泡器的糖漿管道上安裝壓力傳感器、在制泡器的氣體管道上安裝調壓閥和壓力傳感器，通過計算機控制使制泡糖漿的壓力和制泡氣體的壓力穩(wěn)定，確保制泡大小均勻、數(shù)量充足；機械制泡器電機安裝變頻器，通過調整變頻器頻率、調整氣體流量計開度，穩(wěn)定制泡大小均勻、數(shù)量充足。制泡泵壓力控制回路框圖見圖5。制泡泵根據(jù)與空氣壓縮機壓力比例自動調整轉速，從而改變納米制泡器的內部壓力。

糖漿上浮上位機控制系統(tǒng)上位機控制軟件采用全球領先的IFIX5.1組態(tài)軟件開發(fā)，通過I/O驅動程序與硬件設備連接，實現(xiàn)糖漿上浮控制系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)控、報警，報表，數(shù)據(jù)存檔等等。其主界面如圖6所示。上位機具有的功能:①能實時顯示和調控各種工作參數(shù)(例如,糖漿溫度和糖漿流量;糖漿高位緩沖箱和上浮池的液位，制泡泵壓力等)；②能實時顯示、監(jiān)控各設備的工作狀況(例如,泵、電動機的開啟和運行；電動閥和調節(jié)閥的自動、手動開啟與開大、調小等)；③能顯示、查詢和打印歷史故障記錄(例如,故障名稱、時間等)；④能實時報警(例如,當本系統(tǒng)發(fā)生抽空或冒箱前，加熱溫度過高或過低時，各電機故障、各電動閥門故障發(fā)出聲光報警等。本系統(tǒng)使用IFIX的過程數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行連接，制作了報警報表、歷史報表（圖7）、實時曲線和歷史曲線（圖8）。通過運用VxData和VxGrid控件能記錄生產過程中的重要參數(shù)，便于生產管理、質量分析和事故分析。在報警的提示中增加聲音提示，增加了系統(tǒng)整體的安全性。

將IFIX組態(tài)軟件和PLC運用于制糖工藝過程中的上浮部分，對上浮控制系統(tǒng)中的各種工況參數(shù)實時記錄、顯示和控制。在人機交互界面上，有上浮系統(tǒng)的直觀設備流程圖以及各種參數(shù)顯示，通過對界面的鼠標操作，完成系統(tǒng)的參數(shù)設置和調整，實現(xiàn)了集中控制，集中管理。系統(tǒng)采用手動控制和自動控制兩種控制方式，手動控制可以通過電位器來調節(jié)各個參數(shù)；自動控制可以通過計算機原有的設定算法計算出參數(shù)自動運行，實現(xiàn)了自動化與高效化。該上浮系統(tǒng)已經在多家糖廠中正常運行并取得顯著效益。

一、控制電梯運行速度的選用

在電梯運行時，我們所追求的就是它的快速和舒適性，但是這種舒適感主要是看它的速度控制，在當前形勢下，控制電梯速度一般是通過時間或者是絕對距離，以及相對距離作為主要方法，這也是在國內外最常見的幾種方式。如果是把時間作為原則性為控制它的速度時，可以通過延時控制，也就是通過開環(huán)的方法來控制，這也是通過估計值來控制的，這種方法可以促使電梯如果制停時有一個低速爬行段，其運行效率也是非常低的，沒有很準確的平層精度，也達不到良好的舒適性。如果是在相對距離作為原則基礎時，在控制速度時可以達到無爬行依靠，然而，如果是應用這種方式就必須要安裝增量編碼器，從而得到一個準確的轎廂位置，因為會存在一個打滑的問題，所以主控制器就會失去準確的轎廂位置，如果要進行減速時，就必須要通過不斷的校正轎廂位置，并且找到實際的爬行問題，一旦發(fā)生打滑現(xiàn)象時，電梯就極易發(fā)生嚴重事故。此外，我們也可以應用絕對值編碼器來控制電梯的速度，應用這種方式進行控制，可以得到連續(xù)的絕對值編碼器，也可以得到最準確的轎廂位置，及時反饋到控制器那里。此時的主控制器再依據(jù)所接收到的距離值，從而就能計算出運行速度，同時也可以發(fā)出接收指令，使電梯保持平衡運行。應用這種方法時，主要是應用了絕對值的編碼器所以可以得到準確的信號，從而不會受到打滑現(xiàn)象的影響。并且得到的是二進制編碼，所以也不會有脈沖丟失的問題。

二、怎樣選擇速度曲線

如果要提高電梯的運行質量，就必須要選擇更為合理的速度曲線，這對于提高運行品質有著非常重要的作用。一般電梯在進行運行時，有加速起動，減速制動以及穩(wěn)速運行等幾個方面。而在電梯制動以及起動時，會起到一個速度的變化，所以必須要適當?shù)倪x擇，這樣才可以促使電梯在到一個平衡的運行，同時也能達到舒適度，提高它的運行效率。如果轎廂快速的上升以及下降時，則會出現(xiàn)超重感現(xiàn)象，導致失重。對此，為了促使運行速度可以達到一個最好的效率，所以速度是關鍵。通過實踐證明，我們在乘坐電梯時，速度的快慢不會有太明顯的感覺，它主要是和加速度的變化率有一定的關系，相比情況下，乘坐電梯時，如果較明顯的加速度會導致不適感，所以必須要確保電梯有良好的性能。另一方面，我們在設計電梯時，其速度曲線應是安全平滑的，我們一般用的曲線主要有兩種，一種是拋物線的直線形，另一種是正弦的直線形。通常情況下，由于拋物線的直線形速度主要是通過電梯的起動以及在它的制停時產生的，這種速度雖然是連續(xù)的，然而它在加速度變化時還是會發(fā)生跳變的，同時也就影響了它的舒適度。但是，正弦一直線形速度一般是由它的本身特性而造成的，進行過渡時，這種速度是可以連續(xù)發(fā)生的，而它的變化率也可以是相對連續(xù)的，只是在起動或者是在制停時會發(fā)生跳變，在舒適度方面是比較平穩(wěn)的。

三、優(yōu)化電梯控制運行的速度

電梯在運行時，如果要確保它的舒適度，就必須要從設計上下功夫，所以它的速度曲線應該是平滑的，同時它的速度曲線才可以是連續(xù)的，不會發(fā)生突變，并且它的變化率不會被無窮大，數(shù)值也是有限的。在現(xiàn)階段，我們一般用的速度曲線有兩種類型，拋物線以及正弦線，這兩種線形都是在電梯起動以及在它制停時發(fā)生的，曲線可以是連續(xù)的，只是在跳變時會發(fā)生變化，影響其舒適度。一般曲線速度最明顯的一個特性就是由其本身的函數(shù)來決定的，并且在過渡過程當中，曲線以及速度都可以是連續(xù)發(fā)生的，并且這種變化也僅只有一次，它的舒適感也會更好。四、實現(xiàn)優(yōu)化

一、PLC型DCS控制系統(tǒng)在自動化生產線電子控制系統(tǒng)中的應用

1.功能說明設定機組電機開啟順序方面，依照機組步狀態(tài)字，確保啟動功能方面電機能夠與設定時間間隔相符合，依照機組狀態(tài)字命名規(guī)定，可以借助機組號對相關步狀態(tài)字加以匹配，還可以通過步狀態(tài)字查詢對應機組號。例如在第一車間第5機組中的“機組步狀態(tài)字”地址顯示為MB45，那么0-3位則屬于是第一步到第四步的步啟動步狀態(tài)，4-7位則屬于是第一步到第四步的步停止使能。需要特別注意的是步信號則也就屬于是脈沖信號。內部邏輯在電機控制功能中完成任務后，會向DR管腳輸入運算結果，控制電機運行狀態(tài)。根據(jù)相關經驗，一般開啟電機的時間會控制在1秒以內，該啟動時間與多數(shù)電機要求相符合，對一些延遲啟動時間的電機，可通過延遲程序對啟動時間進行相應延長。對于電機聯(lián)鎖程序，該電子控制系統(tǒng)包括三種聯(lián)鎖信號，也就是：設備聯(lián)鎖、啟動聯(lián)鎖及運行聯(lián)鎖。連鎖滿足定義代表數(shù)字是“1”，也就是說，設計程序可以啟動，而不滿足則用“0”表示，也就是說禁止啟動設計程序。啟動聯(lián)鎖方面，一般大型設備均輸出一個啟動指令，在功能模塊中接入信號。運行連鎖方面，根據(jù)相關工藝程序，可常規(guī)啟動設備前所有設備，這樣該設備才有得到啟動指令的權利。電機控制字方面，可將所有控制位合成一個整體字節(jié)，向功能模塊直接傳輸，使其更為快捷與高效。編號上，電機狀態(tài)字依照統(tǒng)一規(guī)則實施統(tǒng)一編排。電機下位調試方面，一般下位調試在這種電子控制系統(tǒng)中會直接調試STEP7編程。如果你想要啟動電機，則可以在確保聯(lián)鎖狀態(tài)可以對相關情況滿足的情況下，只需要把對應電機控制字的第0位置位即可，如果想要將電機運動停止，只需要將其控制位直接復位。

2.計算機監(jiān)控組件邏輯程序控制系統(tǒng)在電子控制系統(tǒng)中具有獨立性，兩者是彼此自主運行、具有不同特征的控制單元。但是，因為兩者均在總線網絡和通訊協(xié)議額后應用，所以這兩大控制單元具有整體性特征。通訊中介主要是工業(yè)以太網，一方面能夠為控制站和控制站通訊服務，另一方面還可當作控制站和操作站的穩(wěn)定介質，對站點數(shù)據(jù)傳輸極為有利。該系統(tǒng)在控制現(xiàn)場模塊與站點間，通過分布式IO滿足通訊之需，通過安全、穩(wěn)定通訊總線，可以向控制單元及時發(fā)送現(xiàn)場信號。對PLC型DCS控制核大腦，具體包括網絡通訊系統(tǒng)、計算機監(jiān)控組件、邏輯程序控制系統(tǒng)三大組成環(huán)節(jié)，也就是說，現(xiàn)場應該配備完善的計算機監(jiān)控設備，由此DCS控制系統(tǒng)就能夠精確、高效、及時的完成電子控制任務。

3.軟件功能設計電子控制系統(tǒng)軟件的核心是實時監(jiān)測和控制，此系統(tǒng)的軟件控制功能具有操作簡單、功能齊全以及較好的可視性等特點。系統(tǒng)的軟件功能的主要包括電站運行狀態(tài)的檢測，故障檢測、報警與處理，信息的顯示、儲存與打印，電站功能控制以及安全功能。電站運行狀態(tài)的檢測與顯示主要是在電子控制系統(tǒng)中顯示生產線的基本參數(shù)與運行狀態(tài)，把這些信息集中顯示在系統(tǒng)監(jiān)控界面上，以便于工作人員對電站工作狀態(tài)和參數(shù)的查詢。系統(tǒng)故障的檢測與處理主要通過實時監(jiān)測自動化生產線的故障處理系統(tǒng)判斷故障發(fā)生的具體位置和類型，如果系統(tǒng)由異常，相關功能會自動進行聲光報警。系統(tǒng)的報警類型一般有多種，比如開關阻塞故障報警、發(fā)電機啟動失敗報警等等，根據(jù)不同的故障原因，有不同的故障報警信號，故障報警系統(tǒng)界面的設置一般有消聲、消閃按鈕。故障信號心事設置，一般有顯示故障信息和歷史故障信號，比如故障發(fā)生的時間、故障持續(xù)時間以及故障的類型等，系統(tǒng)把這些信息全部儲存在觸摸屏的緊湊式儲存卡內，以便于工作人員隨時、隨地的查詢和處理，同時有利于工作人員分析當前船舶電站情況。功能控制方式一般由遙控、自動和手動3種，一般情況下遙控模式下，操作人員通過界面顯示的信息，利用按鍵控制電站設備；而在自動控制模式下，工作狀態(tài)由PLC自動控制管理，它能夠針對不同設備不同的的運行狀態(tài)實進行影響的自動控制。安全控制功能的設置主要是為了防止系統(tǒng)在運行過程中存在的操作無序性、任意性，而導致的系統(tǒng)損壞和癱瘓。系統(tǒng)的安全功能一般通過用戶權限設置和優(yōu)先級設置進行實現(xiàn)，一般情況下，系統(tǒng)內為了降低人為故障率，軟件系統(tǒng)會設置有操作權限，操作權限一般有兩種形式：級別權限和優(yōu)先級權限，其中優(yōu)先級安全設置主要是對于遙控模式和手動模式下進行優(yōu)先級設置，避免操作系統(tǒng)的混合實用導致的系統(tǒng)故障的出現(xiàn)。

4.通信軟件設計通信協(xié)議和格式設計此系統(tǒng)的通信協(xié)議一般采用Modbus協(xié)議和RTU通信模式實現(xiàn)信息的收集與儲存。在使用Modbus協(xié)議之前要對數(shù)據(jù)進行實時校驗，再此通信模式下采用16位CRC進行系統(tǒng)校驗，以便提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性?？刂葡到y(tǒng)的數(shù)據(jù)量比較多，在RTU通信模式下，利用上位機進行數(shù)據(jù)的讀取與查詢，數(shù)據(jù)的發(fā)送采用中斷方式。根據(jù)PLC單元數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)命令，然后由報警子程序把各個數(shù)字信息分離出來對每一位數(shù)字信息進行逐一顯示。同時也包含報警信號數(shù)據(jù)。另外，此系統(tǒng)還能進行模擬量的查詢，通過PLC讀取21個單元數(shù)據(jù)，在RTU通信模式中每個字節(jié)半酣幾個6進制數(shù)據(jù)，以此獲得模擬量數(shù)據(jù)。PLC接收導致以上命令，將單元數(shù)據(jù)傳輸給控制軟件，經過子程序等額處理，把這些數(shù)據(jù)轉化為相應的模擬量。PLC端設計此模塊編程語言和兼容功能采用FBD語言實現(xiàn)，此語言形式具有較好的直觀性，同時可讀性也比較高。上位機和PLC通信采用查詢方式，通信端口采用Com2，擁有1個停止位，沒有奇偶校驗位。PC端設計分析PC端設計編程主要采用VC++，下位機的設置一般采用查詢方式實施，而其參數(shù)則和通信參數(shù)相同。上位機的主要功能是讀取下位機PLC，讀取間隔比較短，周期一般為300ms,取得的下位機命令需要放在固定的緩沖區(qū)內。通信軟件設計分析控制系統(tǒng)通信軟件的設計要考慮較多問題，比如通信的可靠性、穩(wěn)定性等，一般情況下通信系統(tǒng)的分析與設計要在光鏡線完成，利用系統(tǒng)調試功能進行設置，控制系統(tǒng)通信情況的穩(wěn)定、可靠程度可視性高低、界面是否有好以及監(jiān)控功能的完善，均要通過通信系統(tǒng)來完成，所有通信系統(tǒng)的設計在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應用價值。

二、結語