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梭式窯控制系統(tǒng) 1 引言 梭式窯是一種間歇窯爐，主要用于日用陶瓷、衛(wèi)生潔具、藝術(shù)陶瓷、微晶玻璃和電瓷等燒結(jié)工程，以及鋼鐵熱處理等行業(yè)。 就陶瓷的燒結(jié)工程而言，對梭式窯控制提出了以下要求:１、由于陶瓷是一種硅酸鹽材料，特別是在晶型轉(zhuǎn)換劇烈的階段，要求溫度的升降應該是漸進的，一般不允許突升猛降。２、由于不同的氣氛會影響陶瓷產(chǎn)品的色澤，所以對氣氛要求比較嚴格。３、陶瓷產(chǎn)品燒成依據(jù)配方要求不同溫度段，升溫速率也不盡相同。由此可見梭式窯的控制主要是氣氛和溫度的控制，在實際應用中溫度的控制主要是調(diào)節(jié)燒嘴的燃燒和助燃風的流量或壓力，氣氛的控制主要是調(diào)節(jié)火焰性質(zhì)和窯內(nèi)壓力，因而梭式窯控制系統(tǒng)涉及溫度和壓力的采集、溫度的控制、風機動作和變頻調(diào)節(jié)。針對梭式窯的控制特點，采用嵌入式 PLC 和 CAN 總線產(chǎn)品及人機界面構(gòu)成的控制系統(tǒng)就能很好地滿足其控制要求。下面就河南某陶瓷廠的燃氣梭式窯控制系統(tǒng)為例，介紹該方案的具體實現(xiàn)過程。 2 用戶資料及系統(tǒng)方案 該梭式窯是 80 立方米的燃氣梭式窯，有 18 個燒嘴分 6 組溫度控制區(qū)，采用 脈沖信號（占空比）控制助燃風電磁閥，而燃氣閥則依靠比例閥控制，以此實現(xiàn) 燒嘴的控制， 2 個壓力控制點分別控制窯壓和助燃風壓力達到調(diào)節(jié)窯內(nèi)氣氛的目的，另外還有排煙風機 2 臺（ 1# 排煙風機作正常使用， 2# 排煙風機作補給使用）助燃風機 1 臺， 1# 排煙風機和助燃風機采用變頻器控制， 2# 排煙風機采用星 - 三角控制。整個系統(tǒng)有溫度檢測點 7 個（ 6 點 S 分度用于控制， 1 點 K 分度用于顯示），壓力檢測點 2 個， 18 個燒嘴火焰檢測。鑒于以上分析，選用一臺嵌入式 PLC （ EASY-M2416R ）作為主結(jié)點實現(xiàn)整個系統(tǒng)的邏輯控制和過程控制，并通過 CAN 總線連接溫度采集模塊（ CAN-AD1216 ）和壓力采集模塊（ CAN-AD1208A ）及模擬量輸出模塊（ CAN-DA1208 ），整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)通過人機界面（ HITECH PWS3261 ）監(jiān)視。控制系統(tǒng)框圖如下：
3 系統(tǒng)組成 • EASY-M2416R EASY-M2416R 是一款嵌入式 PLC ，它將梯形圖語言嵌入到單片機中，使單片機從使用匯編語言變?yōu)槭?用梯形圖語言，同時擁有梯形圖編程平臺所提供的各種強大的應用功能。EASY-M2416R 有24點開關(guān)量輸入、16 點開關(guān)量輸出，除具有可編程邏輯控制器功能之外，還具有二級網(wǎng)絡(luò)功能，即 CAN 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)功能和 RS422 串口網(wǎng)絡(luò)功能。因此它既可以CAN總線產(chǎn)品組成現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，又能與第三方PLC 組成串口網(wǎng)絡(luò)，而且它還支持人機界面，其編程環(huán)境與三菱 FX2n 兼容。 • CAN-AD1216 溫度采集模塊 CAN-AD1216 是 CAN 總線產(chǎn)品， 16 個通道，它將熱電偶毫伏信號轉(zhuǎn)化為數(shù)值信號，通過CAN 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字信號送到 PLC 。 • CAN-AD1208A CAN-AD1208A 是壓力采集模塊， CAN 總線產(chǎn)品，有 8 個通道，接受 4-20mA 的模擬信號轉(zhuǎn)化為 0-1000 的數(shù)字信號。 • CAN-DA1208 CAN-DA1208 是 0-10V 的模擬量輸出模塊，也是 CAN 總線產(chǎn)品，有 8 個通道，它接收 CAN 總線的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為 0-10V 的模擬信號。 • 人機界面 EASY-M2416R 能與三菱、臺達、 HITECH 、 Eview 等多家人機界面連接，這里選用 HITECH 的 PWS3216 ，它是一款 256 色 10.4 ”的人機界面。 4 燒成工藝要求及程序?qū)崿F(xiàn) （ 1 ）溫度進程工藝 系統(tǒng)要求能儲存 3 條工藝曲線，每條工藝曲線分 20 個溫度段，升溫、降溫、保溫可以任意設(shè)定，各溫度段目標溫度和時間可任意設(shè)定，進程溫度段數(shù)可設(shè)定，運行過程中可以人為跳段或暫停進程。其相應部分梯形圖程序如下：
 （ 2）脈沖信號控制電磁閥 該梭式窯燒嘴的控制方式是：脈沖信號控制助燃風電磁閥，燃氣閥依靠比例閥控制，要求脈沖周期可調(diào)，同時可設(shè)置最小開啟時間和最小關(guān)閉時間。下面人機畫面顯示該過程的設(shè)置。
5 人機界面畫面設(shè)計 該窯控制系統(tǒng)的所有操作均可在人機界面上完成,面板按鈕與人機界面按鈕互為備份,操作時可無擾切換。另外畫面除上述兩設(shè)置畫面外，還展示了梭式窯的現(xiàn)場模擬圖、風機和燒嘴狀態(tài)指示、溫度壓力顯示、設(shè)定溫度曲線、實時溫度曲線及故障信息。下面是該系統(tǒng)的主畫面。
6 結(jié)束語 本系統(tǒng)應用嵌入式 PLC 及 CAN 總線技術(shù)結(jié)合工業(yè)級人機界面實現(xiàn)梭式窯的控制，擺脫傳統(tǒng)梭式窯計算機控制系統(tǒng)穩(wěn)定性差、成本高、維護費用高等缺陷,人機畫面貼近用戶,真正體現(xiàn)控制系統(tǒng)的智能化、人性化。本系統(tǒng)不但可應用在梭式窯中，而且可以用在其它窯爐控制系統(tǒng)中。該梭式窯已投入使用，控制系統(tǒng)滿足用戶工藝要求，溫度控制精度達到±1 ℃，深受用戶好評。 參考文獻 [1] 科威自控嵌入式 PLC 《 EASY 編程手冊》 [2] 科威自控嵌入式 PLC 《 EASY 原理及應用》 [3]HITECH 《 ADP 軟體使用手冊》 附：系統(tǒng)實物圖片
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