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1 DCS系统概述
集散控制系统DCS指的是控制与现场分散、地域安装分散、管理和显示集中。在自动化领域，越来越多的企业建立了包含从工厂现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化管控平台，建立了以工业控制网络技术为基础的企业信息化平台。
2 PLC系统
PLC是由早期继电器逻辑控制系统与微型计算机技术相结合而发展起来的，它是以微处理器为主的一种工业控制仪表，它融计算机技术、控制技术和通信技术于一体，集顺序控制、过程控制和数据处理于一身，可靠性高、功能强大、控制灵活、操作维护简单。
3 网络通信技术
工业以太网在技术上与商用以太网兼容，但在环境适应性、可靠性、安全性和安装使用方面满足工业现场的需要。它具有一系列的优点，具体表现在：以太网技术应用广泛，为所有的编程语言所支持；软硬件资源丰富；易于与Internet连接，实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接；可持续发展的空间大等。它提供了控制网络的数据传输的以太网标准。主要有：
（1）10Base—T以太网一同轴电缆，10Mbit／s；
（2）快速以太网一光缆或双绞线，100Mbit／s；
（3）Gigabit以太网一光缆或双绞线，1Gbit／s；
（4）10Gigabit／kGigabit以太网一支持广域网WAN和城域网MAN。它以通信网络作为纽带，网络结构可分为总线型、环型和星型式，采用总线式网络的DCS如I／AS等。它采用网络通信技术。这是DCS的关键技术，它使得控制与管理都具实时性，并解决系统的扩充与升级问题。DCS 与PLC之间的数据通讯和控制的实现就是通过网络通信技术来完成的。
4 Modbus协议
Modbus协议是典型的工业以太网，原为美国Modbus公司PLC产品通信协议，由于其使用十分广泛，后来由Modbus组织，于2002年发展为ModbusTCP／IP规范。
Modbus协议在工业控制中有着极其广泛的应用。DCS与PLC之间的通信技术就是在此协议基础上实现的。Modbus协议主要内容有以下几个方面。
（1）接口标准RS485是计算机或终端与Modem之间的一种接口标准，是在RS232C标准的基础上发展而来的。在许多工业环境中，要求用少的信号线来完成通讯任务。目前广泛使用的RS485串行接口总线正是适应这种需要而出现的。采用RS485互连的网络信号传输线为双绞线，某一时刻两个站只有一个站可以发送数据，而另一个站只能接收数据，只能支持半双工通讯。RS485用于多站互连十分方便，除了节省昂贵的信号线，它还可以高速远距离传送。
（2）功能码在支持Modbus的系统之间交换数据的类型由功能码FC控制。可用于实现位一位数据交换的功能码有：FCO1读线圈（输出）状态、FC02读输入状态、 FC05强制单线圈、FC15强制多线圈。可用于寄存器间数据交换的功能码有：FC03读保持寄存器、FC04读输入寄存器、FC06预设单寄存器、FC16预设多寄存器。每种功能码对应特定的起始地址范围，数据传输量因类别不同而异。
（3）传输参数传输参数包括传输率、数据位、停止位和校验位。在串行通讯中，每个字节被逐位按一定的顺序发出。对于异步串行通讯，为保证收发双方同步，不仅应使收发双方传输速率相同，还要在每个数据位的基础上附加辅助位。
a）传输率（波特率）：指数据传输的速度，单位是位／秒（bps）。
b）数据位：描述多少位代表一个传输的字符。
c）停止位：定义传输两个字符可能的小时间间隔。
d）校验位：用于判断字符传输错误，保护数据。
它定义完成传输数据位的总量是奇数或者偶数。当选择“NO校验”时，不传输校验位，这会降低数据传输的安全。
（4）协议参数协议参数主要有：从站地址、操作方式、多字符延迟时间。
a）从站地址：指定Modbus从站地址，哪个CP将响应。1个主站多可向247个从站发出通讯请求，Modbus报文形式为请求／响应帧方式，仅当主站请求指令字符串以“00”开头时，会被所有从站接收。
b）操作方式：有正常方式和冲突禁止两种。冲突禁止方式下忽略收到的错误信息继续传输。
c）多字符延迟时间：正常情况下，字符和字符的发送时间间隔很小。对于接受方，如果发现字符间隔超出允许值，可认为信息帧结束或传输异常。

1 设计要求
　　某生产过程原先由于采用传统的继电器控制，接线复杂、体积较大、比较笨重、自动化程度不很高、功能不很完善、可靠性也不很高，所以要求改用可编程控制器进行控制。
　　改进后其生产过程控制流程示意图见图1。图中罐A、罐B的容量相等且为罐C、罐D容量的一半。要求将溶液A和溶液B分别由泵1和泵2加到罐A和罐B 中，罐B满后将溶液B加热到60℃，然后用泵3和泵4把罐A和罐B中的溶液全部加入到罐C中以1比1的比例混合，罐C装满后要继续搅拌60秒进行充分的化学反应，然后由泵5把罐C中的成品全部经由过滤器送到成品罐D中，罐D装满后开启泵6把整罐成品全部抽走。接着开始新一周期的循环。

2 对设计任务的分析
　　2.1先确定PLC所需的I/O个数
　　根据前述要求可知PC需要以下一些输出端：分别控制6个泵的6个输出端、1个控制加热器的输出端、1个控制搅拌器的输出端，总共需要8个输出端。
　　PC所需要的输入信号端有：1个能检测是否已加热到60℃的温度传感器，图4中的TE代表温度（Temperature）传感器，每个罐是否已满、已空也需要传感器，图4中的AF、BF、CF、DF分别为四个罐的已满（Full）传感器，AE、BE、CE、DE分别是4个罐的已空（Empty）传感器，这样一共需要9个输入端。经分析可知，在控制过程中，罐D已满传感器DF可以用罐C已空传感器CE代替，因此可以省掉传感器DF，这样只需8个输入端即可。
　　所以要选用输入点个的数≥8、输出点个数≥8的PLC。
　　2.2 用户程序储器容量的选择 由以上分析可知，本系统不需模拟量变换及存储，只需要16个开关量控制，因此可按以下公式估算:
　　存储器字数≥开关量I/O总数＊8=16＊8=148
　
3 PLC型号的选择
　　根据以上分析，要选择输入点个数≥8，输出点个数≥8，存储器字数≥148的PLC。对PLC的扫描速度及其它方面无特殊要求。我们选用的型号为欧姆龙公司（OMRON）的C20P。C20P可编程控制器的主机（基本单元）有12个输入点（0000～0011）、8个输出点（0500～0507）、编程容量为1194个地址、定时器/计数器48个（TIM00～TIM47），另外还有辅助继电器等。可直接驱动电动机，也可以通过继电器或接触器控制功率很大的负载。
　　4I/O接点的分配及PLC接线图
　　
5 梯形图程序的设计
　　表2给出了实际状态及传感器与编程元件的对应关系，分析梯形图时可供对照。图3是对各部件控制的流程图，图4是梯形图程序。