马伟+崔玉明+米玺学+殷会刚+刘建成

摘 要：使用DCS系统和EM235对公司现用烘箱进行自动化升级改造，对温控系统、电气控制系统进行升级改造，由原来的现场手动控制升级为DCS系统集中控制。改造后便于管理、工艺参数可追溯性强。

关键词：DCS  EM235  烘箱  PLC

中图分类号：TP273    文献标识码：A       文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0065-01

集散控制系统（DCS）是以微处理器为基础，综合运用了计算机技术、图形显示技术、网络通信技术和自动化控制技术，对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种计算机综合控制系统。其控制功能完善，人机界面友好，安装调试简单、安全可靠、性价比高，能够较好地满足控制的实时性、应用的多样性、人机的交互性的需要，广泛应用于化工、制药、石油等企业，并逐渐成为生产过程控制的主要形式之一[1]。热风循环烘箱利用蒸汽或电加热为热能源，通过蒸汽或电加热元件产生热量，利用风机进行对流换热，对物料进行热量传递，并不断从空气过滤器补充新鲜空气和排除潮湿空气。在干燥过程中箱内能保持适当的相对温度和湿度，最大特点是大部分热风在箱内进行循环，从而增强了传质和传热效果，节约了能源。整机噪音小，运转平衡，安装维修方便，适用范围广，可干燥各种物料，是通用干燥设备。

EM235是西门子S7-200PLC最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。

1 升级前烘箱的工作原理与存在的问题

公司现用烘箱采用电加热元件为热源，通过PLC控制烘箱循环风机、排湿风机的启停操作，使用固态继电器（SSR）和温控器实现烘箱加热温度的恒温调节。工艺过程为：烘车装满料推入烘箱内，首先启动排湿风机，然后启动循环风机，最后在温控器上设定工艺参数，启动加热器进行加热工作;烘干结束后，加热器自动停止工作，风机在一定的延时后自动停止。

现在的工艺操作方式，需要人工现场手动启停设备;由于不同批次物料选用的工艺参数不同，需要频繁修改温控器的控制参数，而现有温控器参数设定较为繁琐，实际操作过程中常出现操作人员误设参数，导致烘干产品不合格的问题存在。烘箱工作过程中的风机运行状态、温度控制情况等都无监控历史记录。为了避开电力系统用电波峰段，烘箱加料在白天完成，而烘干作业都在夜间进行，需要在烘干岗位配置专人对烘箱进行操作。

2 烘箱升级改造方案

升级改造的总体方案是利用公司现有的DCS系统，新增EM235模块，实现对烘箱的远程控制与监视工作。

2.1 控制系统组成与控制过程

现用烘箱的控制系统主要由三大部分组成，分别是主控单元、温度检测、执行机构。温度检测部分使用PT100铂电阻，主控单元为S7-200系列PLC，CPU型号为226，执行机构包括风机、固态继电器（SSR）和电加热管组成。升级改造后的烘箱控制系统是在原有基础上增加了DCS监控系统，并为PLC配置一块4输入/1输出的EM235模块替代温控表对固态继电器（SSR）进行控制。

控制过程：白天现场操作人员将物料装入烘车后，晚上由中控室操作人员在DCS系统上位机上启动烘箱风机、电加热系统。铂电阻采集温度信号并通过EM235模块送入PLC的CPU中，CPU根据DCS上位机设定的温度值，进行PID运算得出控制量，再由EM235输出到固态继电器（SSR）来控制电加热管的加热工作。控制系统使用六类双绞线将现场6台烘箱PLC与DCS系统控制站通讯卡件连接起来，作为上位机与PLC的通信介质。

2.2 硬件选型

公司现有DCS系统一套，为与烘箱进行通信，需要新增一块通讯卡件。多串口多协议通讯卡XP248是DCS系统与其它智能设备（如PLC、变频器等）互联的网间连接设备，其功能是将用户智能系统的数据通过通讯方式连入DCS系统中，实现对现场智能设备的监控工作。XP248支持Modbus、协议HostLink协议及自定义通讯协议的智能设备互联。烘箱当前的控制系统中，有一台西门子S7-200型PLC，CPU型号为226。为了实现本文中的升级改造目的，需要采集烘箱温度信号和输出固态继电器（SSR）控制信号，笔者选用EM235模块。EM235是西门子S7-200PLC最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。综上所述，烘箱的自动化升级改造工作需要新增加多串口多协议通讯卡XP248卡件一块，六类双绞线若干米，一块EM235模块。

2.3 软件设计

2.3.1 西门子PLC程序设计

PLC编程软件使用STEP7-Micro/WIN，版本为STEP 7-Micro/WIN32。使用PLC自带的PID模块实现对烘箱温度的自动调节，PID控制系统图如图1所示。

图1中，铂电阻实测值与DCS系统设定的工艺温度值构成控制偏差，将偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）通过优化组合构成控制量，对固态继电器（SSR）进行控制使得加热管加热温度可控，直到实测温度与设定温度无偏差为止。

调用PLC编程软件中的Modbus从站模块，将6台PLC从站地址依次为03～07，波特率为9600，停止位设为1，无校验，建立PLC与DCS系统的通信连接。

2.3.2 DCS系统组态

利用DCS系统的组态软件对烘箱的工艺流程进行组态，流程图画面设置模拟按钮实现对烘箱各工作元件的启停操作，烘箱的状态及温度等参数也在流程图画面中显示。调用Modbus主站模块，设置与烘箱的通信连接，将烘箱的运行状态和温度参数上传至DCS系统;DCS系统远程启停烘箱各工作单元，将上位机的温度设定值，传送至PLC实现对烘箱温度的自动控制。

3 结论

原烘箱控制系统自动化程度较低，不便于集中控制，需配置专人对烘箱进行操作和监视，工艺参数调整繁琐。改造后的烘箱控制系统，自动化程度较高，实现了集中控制功能，由中控室操作人员对现场设备进行统一操控，节省了劳动力;同时，工艺参数调整方便快捷，可追溯性强。提高了工作现场的工艺稳定性，降低劳动成本，获得了很好的经济效益。

参考文献

[1] 李艾华，贺建军，吴同茂.DCS控制系统在过程实验室中的应用[J].工业控制计算机，2007（11）：24-25.endprint

摘 要：使用DCS系统和EM235对公司现用烘箱进行自动化升级改造，对温控系统、电气控制系统进行升级改造，由原来的现场手动控制升级为DCS系统集中控制。改造后便于管理、工艺参数可追溯性强。

关键词：DCS  EM235  烘箱  PLC

中图分类号：TP273    文献标识码：A       文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0065-01

集散控制系统（DCS）是以微处理器为基础，综合运用了计算机技术、图形显示技术、网络通信技术和自动化控制技术，对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种计算机综合控制系统。其控制功能完善，人机界面友好，安装调试简单、安全可靠、性价比高，能够较好地满足控制的实时性、应用的多样性、人机的交互性的需要，广泛应用于化工、制药、石油等企业，并逐渐成为生产过程控制的主要形式之一[1]。热风循环烘箱利用蒸汽或电加热为热能源，通过蒸汽或电加热元件产生热量，利用风机进行对流换热，对物料进行热量传递，并不断从空气过滤器补充新鲜空气和排除潮湿空气。在干燥过程中箱内能保持适当的相对温度和湿度，最大特点是大部分热风在箱内进行循环，从而增强了传质和传热效果，节约了能源。整机噪音小，运转平衡，安装维修方便，适用范围广，可干燥各种物料，是通用干燥设备。

EM235是西门子S7-200PLC最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。

1 升级前烘箱的工作原理与存在的问题

公司现用烘箱采用电加热元件为热源，通过PLC控制烘箱循环风机、排湿风机的启停操作，使用固态继电器（SSR）和温控器实现烘箱加热温度的恒温调节。工艺过程为：烘车装满料推入烘箱内，首先启动排湿风机，然后启动循环风机，最后在温控器上设定工艺参数，启动加热器进行加热工作;烘干结束后，加热器自动停止工作，风机在一定的延时后自动停止。

现在的工艺操作方式，需要人工现场手动启停设备;由于不同批次物料选用的工艺参数不同，需要频繁修改温控器的控制参数，而现有温控器参数设定较为繁琐，实际操作过程中常出现操作人员误设参数，导致烘干产品不合格的问题存在。烘箱工作过程中的风机运行状态、温度控制情况等都无监控历史记录。为了避开电力系统用电波峰段，烘箱加料在白天完成，而烘干作业都在夜间进行，需要在烘干岗位配置专人对烘箱进行操作。

2 烘箱升级改造方案

升级改造的总体方案是利用公司现有的DCS系统，新增EM235模块，实现对烘箱的远程控制与监视工作。

2.1 控制系统组成与控制过程

现用烘箱的控制系统主要由三大部分组成，分别是主控单元、温度检测、执行机构。温度检测部分使用PT100铂电阻，主控单元为S7-200系列PLC，CPU型号为226，执行机构包括风机、固态继电器（SSR）和电加热管组成。升级改造后的烘箱控制系统是在原有基础上增加了DCS监控系统，并为PLC配置一块4输入/1输出的EM235模块替代温控表对固态继电器（SSR）进行控制。

控制过程：白天现场操作人员将物料装入烘车后，晚上由中控室操作人员在DCS系统上位机上启动烘箱风机、电加热系统。铂电阻采集温度信号并通过EM235模块送入PLC的CPU中，CPU根据DCS上位机设定的温度值，进行PID运算得出控制量，再由EM235输出到固态继电器（SSR）来控制电加热管的加热工作。控制系统使用六类双绞线将现场6台烘箱PLC与DCS系统控制站通讯卡件连接起来，作为上位机与PLC的通信介质。

2.2 硬件选型

公司现有DCS系统一套，为与烘箱进行通信，需要新增一块通讯卡件。多串口多协议通讯卡XP248是DCS系统与其它智能设备（如PLC、变频器等）互联的网间连接设备，其功能是将用户智能系统的数据通过通讯方式连入DCS系统中，实现对现场智能设备的监控工作。XP248支持Modbus、协议HostLink协议及自定义通讯协议的智能设备互联。烘箱当前的控制系统中，有一台西门子S7-200型PLC，CPU型号为226。为了实现本文中的升级改造目的，需要采集烘箱温度信号和输出固态继电器（SSR）控制信号，笔者选用EM235模块。EM235是西门子S7-200PLC最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。综上所述，烘箱的自动化升级改造工作需要新增加多串口多协议通讯卡XP248卡件一块，六类双绞线若干米，一块EM235模块。

2.3 软件设计

2.3.1 西门子PLC程序设计

PLC编程软件使用STEP7-Micro/WIN，版本为STEP 7-Micro/WIN32。使用PLC自带的PID模块实现对烘箱温度的自动调节，PID控制系统图如图1所示。

图1中，铂电阻实测值与DCS系统设定的工艺温度值构成控制偏差，将偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）通过优化组合构成控制量，对固态继电器（SSR）进行控制使得加热管加热温度可控，直到实测温度与设定温度无偏差为止。

调用PLC编程软件中的Modbus从站模块，将6台PLC从站地址依次为03～07，波特率为9600，停止位设为1，无校验，建立PLC与DCS系统的通信连接。

2.3.2 DCS系统组态

利用DCS系统的组态软件对烘箱的工艺流程进行组态，流程图画面设置模拟按钮实现对烘箱各工作元件的启停操作，烘箱的状态及温度等参数也在流程图画面中显示。调用Modbus主站模块，设置与烘箱的通信连接，将烘箱的运行状态和温度参数上传至DCS系统;DCS系统远程启停烘箱各工作单元，将上位机的温度设定值，传送至PLC实现对烘箱温度的自动控制。

3 结论

原烘箱控制系统自动化程度较低，不便于集中控制，需配置专人对烘箱进行操作和监视，工艺参数调整繁琐。改造后的烘箱控制系统，自动化程度较高，实现了集中控制功能，由中控室操作人员对现场设备进行统一操控，节省了劳动力;同时，工艺参数调整方便快捷，可追溯性强。提高了工作现场的工艺稳定性，降低劳动成本，获得了很好的经济效益。

参考文献

[1] 李艾华，贺建军，吴同茂.DCS控制系统在过程实验室中的应用[J].工业控制计算机，2007（11）：24-25.endprint

摘 要：使用DCS系统和EM235对公司现用烘箱进行自动化升级改造，对温控系统、电气控制系统进行升级改造，由原来的现场手动控制升级为DCS系统集中控制。改造后便于管理、工艺参数可追溯性强。

关键词：DCS  EM235  烘箱  PLC

中图分类号：TP273    文献标识码：A       文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0065-01

集散控制系统（DCS）是以微处理器为基础，综合运用了计算机技术、图形显示技术、网络通信技术和自动化控制技术，对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种计算机综合控制系统。其控制功能完善，人机界面友好，安装调试简单、安全可靠、性价比高，能够较好地满足控制的实时性、应用的多样性、人机的交互性的需要，广泛应用于化工、制药、石油等企业，并逐渐成为生产过程控制的主要形式之一[1]。热风循环烘箱利用蒸汽或电加热为热能源，通过蒸汽或电加热元件产生热量，利用风机进行对流换热，对物料进行热量传递，并不断从空气过滤器补充新鲜空气和排除潮湿空气。在干燥过程中箱内能保持适当的相对温度和湿度，最大特点是大部分热风在箱内进行循环，从而增强了传质和传热效果，节约了能源。整机噪音小，运转平衡，安装维修方便，适用范围广，可干燥各种物料，是通用干燥设备。

EM235是西门子S7-200PLC最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。

1 升级前烘箱的工作原理与存在的问题

公司现用烘箱采用电加热元件为热源，通过PLC控制烘箱循环风机、排湿风机的启停操作，使用固态继电器（SSR）和温控器实现烘箱加热温度的恒温调节。工艺过程为：烘车装满料推入烘箱内，首先启动排湿风机，然后启动循环风机，最后在温控器上设定工艺参数，启动加热器进行加热工作;烘干结束后，加热器自动停止工作，风机在一定的延时后自动停止。

现在的工艺操作方式，需要人工现场手动启停设备;由于不同批次物料选用的工艺参数不同，需要频繁修改温控器的控制参数，而现有温控器参数设定较为繁琐，实际操作过程中常出现操作人员误设参数，导致烘干产品不合格的问题存在。烘箱工作过程中的风机运行状态、温度控制情况等都无监控历史记录。为了避开电力系统用电波峰段，烘箱加料在白天完成，而烘干作业都在夜间进行，需要在烘干岗位配置专人对烘箱进行操作。

2 烘箱升级改造方案

升级改造的总体方案是利用公司现有的DCS系统，新增EM235模块，实现对烘箱的远程控制与监视工作。

2.1 控制系统组成与控制过程

现用烘箱的控制系统主要由三大部分组成，分别是主控单元、温度检测、执行机构。温度检测部分使用PT100铂电阻，主控单元为S7-200系列PLC，CPU型号为226，执行机构包括风机、固态继电器（SSR）和电加热管组成。升级改造后的烘箱控制系统是在原有基础上增加了DCS监控系统，并为PLC配置一块4输入/1输出的EM235模块替代温控表对固态继电器（SSR）进行控制。

控制过程：白天现场操作人员将物料装入烘车后，晚上由中控室操作人员在DCS系统上位机上启动烘箱风机、电加热系统。铂电阻采集温度信号并通过EM235模块送入PLC的CPU中，CPU根据DCS上位机设定的温度值，进行PID运算得出控制量，再由EM235输出到固态继电器（SSR）来控制电加热管的加热工作。控制系统使用六类双绞线将现场6台烘箱PLC与DCS系统控制站通讯卡件连接起来，作为上位机与PLC的通信介质。

2.2 硬件选型

公司现有DCS系统一套，为与烘箱进行通信，需要新增一块通讯卡件。多串口多协议通讯卡XP248是DCS系统与其它智能设备（如PLC、变频器等）互联的网间连接设备，其功能是将用户智能系统的数据通过通讯方式连入DCS系统中，实现对现场智能设备的监控工作。XP248支持Modbus、协议HostLink协议及自定义通讯协议的智能设备互联。烘箱当前的控制系统中，有一台西门子S7-200型PLC，CPU型号为226。为了实现本文中的升级改造目的，需要采集烘箱温度信号和输出固态继电器（SSR）控制信号，笔者选用EM235模块。EM235是西门子S7-200PLC最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。综上所述，烘箱的自动化升级改造工作需要新增加多串口多协议通讯卡XP248卡件一块，六类双绞线若干米，一块EM235模块。

2.3 软件设计

2.3.1 西门子PLC程序设计

PLC编程软件使用STEP7-Micro/WIN，版本为STEP 7-Micro/WIN32。使用PLC自带的PID模块实现对烘箱温度的自动调节，PID控制系统图如图1所示。

图1中，铂电阻实测值与DCS系统设定的工艺温度值构成控制偏差，将偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）通过优化组合构成控制量，对固态继电器（SSR）进行控制使得加热管加热温度可控，直到实测温度与设定温度无偏差为止。

调用PLC编程软件中的Modbus从站模块，将6台PLC从站地址依次为03～07，波特率为9600，停止位设为1，无校验，建立PLC与DCS系统的通信连接。

2.3.2 DCS系统组态

利用DCS系统的组态软件对烘箱的工艺流程进行组态，流程图画面设置模拟按钮实现对烘箱各工作元件的启停操作，烘箱的状态及温度等参数也在流程图画面中显示。调用Modbus主站模块，设置与烘箱的通信连接，将烘箱的运行状态和温度参数上传至DCS系统;DCS系统远程启停烘箱各工作单元，将上位机的温度设定值，传送至PLC实现对烘箱温度的自动控制。

3 结论

原烘箱控制系统自动化程度较低，不便于集中控制，需配置专人对烘箱进行操作和监视，工艺参数调整繁琐。改造后的烘箱控制系统，自动化程度较高，实现了集中控制功能，由中控室操作人员对现场设备进行统一操控，节省了劳动力;同时，工艺参数调整方便快捷，可追溯性强。提高了工作现场的工艺稳定性，降低劳动成本，获得了很好的经济效益。

参考文献

[1] 李艾华，贺建军，吴同茂.DCS控制系统在过程实验室中的应用[J].工业控制计算机，2007（11）：24-25.endprint