近幾年來，PLC(可編程序邏輯控制器)技術在工控行業(yè)發(fā)展迅速，應用廣泛，它具有投資較少、功能較強、組成靈活、安全可靠等優(yōu)點，同時也具有集中操作管理、分散檢測采集信號及控制等結構特點。因此在中小型水泥企業(yè)應用PLC集成的DCS系統代替老式繼電器控制系統或傳統的DCS系統對水泥生產線進行改造已成為一種最常用的可靠的合理性方案之一。中國聯合水泥集團曲阜中聯水泥有限公司1 000 t/d特種水泥熟料生產線為l 989年設計建設，核心生產設備為Φ3 m×48 m五級旋風預熱器窯外分解回轉窯，主要產品為硫鋁酸鹽特種水泥及相關工程材料。廠址位于山東省泗水縣境內，電氣控制系統原為老式繼電器控制系統，于2000年改造為SIEMENS公司的S7—300/400 PLC系統，主要是根據特種水泥回轉窯煅燒系統工藝流程的生產需要，以實現對生產線的工藝設備進行全面、可靠、合理、完善的監(jiān)視、測量與控制，并有效地監(jiān)控和管理，確保工藝設備處于高效、節(jié)能、安全可靠的最佳運行狀態(tài)，使用時間已接近十年。
1 自動控制系統的硬件結構
該自動控制系統的核心硬件結構主要由SIEMENS公司的S7-300/400 PLC系統硬件構成，從空間架構上可以劃分為現場控制站、操作站(及工程師站)和網絡系統三部分。
(1)現場控制站的核心部分為PLC系統，采用的是SIEMENS公司的高性能模塊化S7—300/400系列PLC，完成生產過程中各過程參數的采集、調節(jié)以及工藝設備的啟停控制，放置在生產現場控制室內，以縮短與現場一次檢測元件和執(zhí)行機構的距離。多種模塊化部件以不同方式便捷組合在一起并適合密集安裝，結構形式規(guī)范，提高了自控系統設計的靈活性及運行的可靠性，由于需要處理的信號量較多，采用了多機架安裝。
詳細硬件配置為：中央處理單元(CPU)模塊：各種CPU模塊有各種不同的性能，例如，有的CPU上集成有輸入/輸出點，有的CPU上集成有PROFI-BUS-DP通訊接口等，該生產線自動控制系統CPU特地提高了一個檔次，采用的CPU為413型號(后來因雷擊原因其中一塊更換為CPU412-2)
信號模塊(SM)：用于數字量和模擬量輸入/輸出，是PLC系統和生產過程之間的接口；現場設備的啟動、停止、極限報警、故障報警、操作及運行狀態(tài)以及溫度、壓力(差壓)、流量、電壓、電流、轉速等重要參數均是通過這些信號模塊與PLC系統相連的。本系統采用的DI信號模塊為SM321，DO信號模塊為SM322，AI信號模塊為SM331，AO信號模塊為SM332。
通訊處理器(CP)：用于連接網絡和點對點連接；本系統在現場控制站采用TCP443-5通訊模塊。
功能模塊(FM)：用于高速計數，定位操作(開環(huán)或閉環(huán)控制)和閉環(huán)控制，本系統根據實際情況沒有選用該類型功能模塊。
負載電源模塊(PS)：用于將SIMATIC S7-300連接到120/230 VAC電源。本系統采用了PS4074A及PS307 5A兩種電源模塊。
接15模塊(IM)：作用是將S7-300 PLC背板總線從一個機架連接到下一個機架，亦即用于多機架配置時連接主機架(CR)和擴展機架(ER)。本系統采用了IMl53-1接口模塊。
(3)操作站位于中央控制室內，以較先進的設備和友好的人機界面提供生產過程的實時數據及歷史數據的管理，上位機接受來自現場站PLC系統采集的現場報警信號及運行狀態(tài)信號、操作狀態(tài)信號，并具有畫面顯示、報表打印、歷史數據及趨勢圖顯示等功能，報警功能還包括聲音及報警點報警，報警的確認及消除等功能。通過上述實時控制與顯示，實現對生產過程的集中操作、集中監(jiān)視和集中管理。
主要硬件配置為：IPC/PII330研華工業(yè)控制計算機作為上位機，32M以上內存，2.1G硬盤，PHILIPS-21″彩色監(jiān)視器，Laserjet 6LHP打印機及其附件組成。
(3)網絡系統連接系統內現場控制站及操作站的各個站點，以滿意的通訊速率實現現場控制站與操作站之間的數據通訊。
上位機上插有數據通訊接口CP5613，通過帶有終端電阻的PROFIBUS接頭及PROFIBUS屏蔽雙絞線電纜與現場站的PLC系統相連，實現兩者之間的數據交換。
通過上位機的協調控制，可對PLC系統實現優(yōu)化控制及監(jiān)視。
網絡系統具有較先進的技術指標，通訊速率可達10Mbps。