1 引言

梭式窯是一種間歇窯爐，主要用于日用陶瓷、衛生潔具、藝術陶瓷、微晶玻璃和電瓷等燒結工程，以及鋼鐵熱處理等行業。 就陶瓷的燒結工程而言，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品的色澤，所以對氣氛要求比較嚴格。３、陶瓷產品燒成依據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節燒嘴的燃燒和助燃風的流量或壓力，氣氛的控制主要是調節火焰性質和窯內壓力，因而梭式窯控制系統涉及溫度和壓力的采集、溫度的控制、風機動作和變頻調節。針對梭式窯的控制特點，采用嵌入式 PLC 和 CAN 總線產品及人機界面構成的控制系統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為例，介紹該方案的具體實現過程。

2 用戶資料及系統方案

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，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 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節窯內氣氛的目的，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 ）作為主結點實現整個系統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 ），整個系統的運行狀態通過人機界面（ HITECH PWS3261 ）監視。控制系統框圖如下：

3 系統組成

• 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為使 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點開關量輸入、16 點開關量輸出，除具有可編程邏輯控制器功能之外，還具有二級網絡功能，即 CAN 現場總線網絡功能和 RS422 串口網絡功能。因此它既可以CAN總線產品組成現場總線網絡，又能與第三方PLC 組成串口網絡，而且它還支持人機界面，其編程環境與三菱 FX2n 兼容。

• CAN-AD1216

溫度采集模塊 CAN-AD1216 是 CAN 總線產品， 16 個通道，它將熱電偶毫伏信號轉化為數值信號，通過CAN 現場總線網絡將數字信號送到 PLC 。

• CAN-AD1208A

CAN-AD1208A 是壓力采集模塊， CAN 總線產品，有 8 個通道，接受 4-20mA 的模擬信號轉化為 0-1000 的數字信號。

• CAN-DA1208

CAN-DA1208 是 0-10V 的模擬量輸出模塊，也是 CAN 總線產品，有 8 個通道，它接收 CAN 總線的數字信號轉化為 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實現

（ 1 ）溫度進程工藝

系統要求能儲存 3 條工藝曲線，每條工藝曲線分 20 個溫度段，升溫、降溫、保溫可以任意設定，各溫度段目標溫度和時間可任意設定，進程溫度段數可設定，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，同時可設置最小開啟時間和最小關閉時間。下面人機畫面顯示該過程的設置。


5 人機界面畫面設計

該窯控制系統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置畫面外，還展示了梭式窯的現場模擬圖、風機和燒嘴狀態指示、溫度壓力顯示、設定溫度曲線、實時溫度曲線及故障信息。下面是該系統的主畫面。

6 結束語

本系統應用嵌入式 PLC 及 CAN 總線技術結合工業級人機界面實現梭式窯的控制，擺脫傳統梭式窯計算機控制系統穩定性差、成本高、維護費用高等缺陷,人機畫面貼近用戶,真正體現控制系統的智能化、人性化。本系統不但可應用在梭式窯中，而且可以用在其它窯爐控制系統中。該梭式窯已投入使用，控制系統滿足用戶工藝要求，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：系統實物圖片