摘要： 本文主要介紹以西門子S7-300PLC、WINCCV6為結構的DCS系統在煤礦壓風機車間的應用，通過對系統硬件設計方法和程序設計思想的介紹,使讀者了解DCS系統是如何實現壓風機的自動控制的。 關鍵詞:DCS系統，PLC,壓風機，HMI/SCADA軟件系統 一、概述 DCS系統,英文名稱為DISTRIBUTORCONTROLSYSTEM,它是目前國際自動控制行業主流系統,它廣泛應用在化工廠、電廠、變電所、煉油廠、煤礦等自動控制系統中，實現數據的集中采集、集中控制和自動控制等功能。現在，各大電氣公司紛紛推出自己的DCS產品,西門子公司的S7-300PLC和WINCCv6構成的DCS系統，是比較有名氣自動控制系統，此系統在我們淮南礦業集團已有多套應用在煤礦壓風機車間。此系統應用在壓風車間后，改變了以往壓風車間分散儀表控制,簡化了控制線路,提高了壓風車間的穩定性,而且使得壓風車間控制的靈活性增加,使得壓風車間有更加完善的控制。下面以我個人的實踐經驗來介紹一下煤礦壓風機車間的DCS系統。 二、DCS系統的結構 一般DCS系統分為二大部分：上位機部分和下位機部分，西門子公司的DCS系統的上位機部分為WINCCV6，下位機部分為S7-300PLC。上位機含有HMI/SCADA軟件系統WINCCV6,它是一種組態軟件，它的英文名稱為WindowsControlCenter（視窗控制中心），它不僅具有監控和數據采集（SCADA）功能，而且具有組態、開發和開放功能。下位機分為CPU部分和模塊部分，S7-300PLC的CPU模塊含有電源，它最大的優點是含有I/O模塊，另外它還帶有三種模塊，分別為模擬量輸入模塊（AI模塊）、開關量輸入模塊（DI模塊）、開關量輸出模塊（DO模塊），這三種模塊通過底部總線與CPU模塊進行通訊，把采集來的壓風機的模擬量信號、開關量信號送入CPU，一般一個CPU帶8個模塊，每個模塊的每個通道,CPU都通過專用的軟件分配有地址,這些地址為CPU內寄存器地址,例如DI模塊分配地址為I12.0——I12.7,DO模塊分配地址為O124.0—O124.7。 三、DSC系統具體控制原理 DCS系統上位機系統的主要功能為數據采集、數據歷史記錄、報警記錄、報表系統，下位機系統主要為PLC的軟件編程。 （一）上位機軟件控制原理 數據采集（SCADA）功能是WinccV6最基本的功能，它把壓風車間所有設備的運行數據采集上來，供給壓風司機監控。以壓風機的溫度顯示為例，說明DCS系統采集數據的過程，壓風機溫度測量是采用Pt100熱電阻，此熱電阻采集來的溫度信號通過三芯屏蔽傳輸到PLC的AI模塊的一個通道，AI模塊把此溫度信號轉換成數字量，然后通過底板總線傳到CPU模塊，CPU接到此信號后，把此信號存入到一個相應的寄存器中，然后通過Profibus協議與上位機進行通訊，上位機中的WinccV6采集到這一地址寄存器中的數據后，通過一定的轉換在上位機的界面中顯示出來，使壓風司機看到這一溫度值。數據采集過程圖解如下： 壓力、流量、電壓、電流、電機開停狀態數據都是通過此過程把數據采集上來的。 數據歷史記錄是把設備運行數據記錄下來，以供以后查詢用，當設備出現故障時，可以記錄設備當時的運行數據，以方便對設備的故障分析。報警記錄是指設備運行數據出現報警值時，把報警值記錄下來，以方便對系統的故障分析，另外還可以提醒運行人員及時排除故障，以防事故的擴大。報表功能是可以按時打印運行數據，不需人工抄運行數據，這大大提高了運行效率。 （二）下位機控制原理 下位機的PLC的編程，為壓風機集控和自動控制的核心。現以壓風機的二級排氣壓力自動調節為例，說明壓風機的自動調節過程。智能壓力變送器把壓風機二級排氣壓力信號轉換成4—20mA電流信號，然后通過屏蔽電纜把此信號傳輸到PLC的AI模塊，AI模塊把此信號傳輸到CPU模塊，CPU接到此信號后，把此信號通過PLC的梯形圖，與相應的卸荷值和增荷值進行比較，當測量值大于卸荷值時，PLC會輸出一個量，通過DO模塊來控制相應的卸荷電磁閥動作，使壓風機卸荷，從而二級排氣壓力下降；當測量值小于增荷值時，PLC會輸出一個量，通過DO模塊來控制相應增荷電磁閥動作，使壓風機增荷，從而二級排氣壓力上升。這一系列的過程都不需人干預，完全是自動化。調節過程示意圖如下： 集中控制是指我們可以在上位機集中控制高低壓開關柜合分，水泵的起停以及壓風機的起停。水泵自動控制一般為水泵的聯鎖控制，打入聯鎖的情況下，當一臺水泵故障停止后，另外一臺水泵會自動起來，保證壓風機不會因為水泵的停止而跳機。 三、DCS系統的擴展 DCS系統通過PLC的I/O模塊來采集數據，另外通過總路線技術，還可以與壓風車間的數顯儀表進行通訊，監控這些數顯儀表。我們壓風車間水泵電機綜保采用的是MPC數字式電機綜合保護器，具有MODBUS通訊協議，通過這一協議，上位機Wincc可以讀取電機各相電流、報警類型、故障類型等。我們壓風車間高壓開關柜上的DMR301數字式多功能繼電器，可以通過MODBUS協議與上位機進行通訊，上位機通過此繼電器可以獲得開關柜電壓、電流、電度、報警類型、故障類型等信息。壓風車間的勵磁柜、直流屏、以及變壓器上數顯溫度表也具有通訊功能，通過MODBUS協議，與上位機Wincc進行通訊，Wincc可以把勵磁柜、直流屏以及變壓器上數據采集上來，提供給壓風機司機看，從而達到監控這些設備的目的。總之，利用總線技術，DCS系統可以形成一個大網絡，通過這個大網絡，上位機中的Wincc可以監控整個壓風車間所有設備，獲得這些設備的信息，從而保證壓風車間設備的正常運轉。另外，壓風車間的系統還可以向外拓展，與全礦的管理信息網聯在一塊，從全礦的每臺計算機上都可以監控到壓風車間的運行情況，我們也可以在我們礦調度室進行集中控制壓風機的起動和停止，實現壓風車間的無人化車間。我們還可以把此系統拓展到整個Internet網，從全世界各個角落都可以看到我們礦壓風車間的運行情況。（網絡示意圖如下） 壓風車間采用DCS系統后，提高了壓風車間的自動化程度，基本上可以達到無人化車間，極大的提高了壓風車間的運行效率，為煤礦創造了巨大的經濟效益。