1 引言 目前，随着科学技术进步及高科技产品的更新换代，在冶金及石化等行业的大中型企业中，采用新技术、新工艺，淘汰原有工艺设备，进行老企业的一系列技术改造已越来越多，也越来越普遍。而在这些技术改造当中，生产过程自动化技改则是其中不容忽视的重要方面，而其中却又以中小规模生产过程的自动化技改占了相当大的比重，这些生产过程除了少数是企业的主工艺流程外，相当多的则是与主工艺流程配套的辅助生产流程。这些中小规模的生产过程中，原有的自动化检测控制仪表及电气设备陈旧，技术含量低，有些甚至是五六十年代的产品，采用当代较新的控制技术，改善其自动化条件已势在必行，而中小型控制系统的应用则成为这一系列技改的主流。 2 中小规模工艺过程自动化特点 冶金及石化等行业，有相当多的中小规模工艺流程，如炼铁生产中的制粉工艺、炼钢生产中的连铸工艺、炼油厂重整加氢工艺等，它们在自动化方面具有一些显著特点： (1) 检测控制点数量相对较少 一般来说，中小规模的生产过程，其工艺流程相对简单，整个模拟量及数字量的数目较少，一般分别在一、二百点左右范畴，而其中的重要关键点数则更少，故对自动化系统处理标签点的容量要求不高。 (2) 工艺数据以监视为主，调节控制较少 总的来说，整个生产工艺流程参数以数据显示为主，电动阀门控制以电气开关控制为主，PID调节控制较少。 对于工艺上的模拟量而言，一般一次仪表（传感器及变送器）将现场信号采样后传递到二次转换仪表，并经显示、记录等仪表将被测参数显示出来，同时，调节控制采用PID调节器，其控制策略也较为简单，很少或没有复杂控制方案要求。 对于工艺上的数字开关量而言，一般采用继电器、定时器、计数器等为主实现联锁动作，联锁回路数量不是很多，顺、批控过程简单，程序不复杂。 (3) 生产过程连续性要求不高 由于相当多的工艺流程是辅助流程，通常都具有不须要连续开机作业的特点，故对控制系统连续运行不停机的要求较低，设备冗余度也要求不高，同时，仪电系统维护工作简单。 3 适用的中小型控制系统结构形式 正是中小规模的生产过程在自动化方面的上述特点，决定了采用中小型控制系统解决其生产过程自动化成为必然。 在实际应用中，根据企业具体的生产工艺流程特点、设计组态编程开发经费及其他原因等的不同，工程设计人员应采用不同结构形式的中小型控制系统，实现中小规模生产过程自动化的要求。目前，可供选的中小型控制系统型号及数目较多。笔者根据工作实际经验，现归纳总结为如下几种结构形式。 (1) PLC + 监控组态软件 这是一种适用于工艺流程当中，以数字开关量为主，同时兼顾模拟量的类型结构。在这种结构中，PLC 模件置于PLC机架柜内，其主要完成生产工艺流程中的模拟量和数字开关量的信号采集以及批、顺控逻辑控制及联锁动作。监控组态软件则通过工控机实现人-机界面窗口功能，通过组态信号地址、流程图绘制、动态数据连接、动作脚本制作、趋势、报警、数据管理及打印等工作,实现生产过程的实时监控及事务性处理。 这种结构形式常见的有西门子的S7和S5系列 等PLC、通用公司的GE90系列PLC、施耐德公司的MODICOM系列PLC等。监控软件则如西门子的WinCC 、通用公司的Cimplicity等。一般这些监控软件均可兼容多种厂家型号的PLC产品。 (2) 中小型DCS系统 这是一种适用于工艺流程当中，以模拟量为主，同时兼顾开关量的类型结构。目前，控制界推出的DCS一方面是具有结构模块化的特点，既通过模块组合，形成可大可小的系统；另一方面，则是从系统整体上看，单纯仅是规模上的中小型结构的DCS 系统。中小型DCS系统可处理点标签量及回路数等容量较小，并且一般这些DCS均自带配套组态软件。现场信号通过系统中的现场控制单元（站）内输入/出模件卡和DCS系统相连，现场控制单元与系统的操作员站(工程师站)及其它设备均通过通讯网络系统相互连结，系统的操作员站(工程师站)即是系统中的主机，设计人员通过组态软件的编程组态等工作生成一系列自动化功能，供现场操作人员监视生产流程及PID手/自动调节和电控操作等。 这种结构形式常见的有Foxboro 公司的I/A Series及 Honeywell公司的 MICRO TDC-3000等DCS。 (3) 数采模块 + 监控软件 这是一种采用搭积木方式构成的混合结构模式。系统的硬件通常由一系列的数采模块、CPU模块等配套组成，同时采用工控机及可供其使用的监控软件实现整个系统自动化功能。这里的监控软件并不一定需要和硬件设备出自同一个厂家。这种结构形式中，现场信号采样到硬件模块，并通过RS232串口、RS485并行口或通讯模块连接到工控机相应端口。另外，在CPU模块中须下载用相关程序语言编制的信号采集、通讯等功能软件，工控机上也要编制监控软件与通讯端口数据交换程序，整个人--机界面则由监控软件编程组态完成。这种结构形式设备费用较低，但关键是须进一步进行功能软件方面的开发。目前，值得庆幸的是，有相当多的国内系统集成商有他们自己已开发好的这方面现成软件，价格不高。 这种结构形式典型的应用如研华公司的ADAM系列模块产品，如ADAM5510 IEC1131-3控制器、可编程控制器或研华PCL-812板卡等。主机则采用研华工控机即可，监控软件可采用如FIX或Synall等组态软件。同时可根据现有软件情况，决定是否还须用Turbo C、VB、EXCEL等编写相关软件。 4 中小型控制系统应用的优点 采用中小型控制系统替代原有仪表电气设备，优点是显而易见的。 (1) 轻松实现生产过程自动化 结合工艺流程特点，通过系统硬软件配置及监控软件的编程组态工作，可轻而易举地解决数据处理、动态显示、流量开方累积计算、顺批控连锁关系、趋势、报警及打印等生产过程自动化工作。 (2) CRT显示操作更加方便 改变了原有盘装仪表、控制器、继电器等的操作显示，只要使用键盘、鼠标即可完成生产过程的监控操作，并且，发现处理问题及时。 (3) 设备维护强度及费用降低 原先设备较多且杂，生产中容易出问题，维护起来也繁琐、工作较重。而采用控制系统，程序经组态编程投运后，改动是十分少的。另外，控制系统本身可靠性较高，生产中设备故障率明显下降。 (4) 参数调节品质提高，实时性好 由于控制系统有丰富的软件功能，可供采用的控制策略方案较多，较复杂控制回路较易实现。 5 结束语 随着大中型企业技改步伐的进一步加快，采用中小型控制系统实现中小规模生产过程自动化的趋势会更加明显。同时，进一步去研究和优化选型好本企业的中小型控制系统则是很有必要的，以便更好地服务于实际的生产过程。