嵌入式PLC在脈沖燃燒方式梭式窯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

嵌入式PLC在脈沖燃燒方式梭式窯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

介紹以嵌入式PLC為主要控制器加人機界面的梭式窯溫控方案，并將該方案與傳統(tǒng)的以脈沖燃燒方式為主的控制方案進行了比較。

1引言

傳統(tǒng)的脈沖燃燒方式梭式窯溫控系統(tǒng)多采用單回路PID調(diào)節(jié)儀與德國Krom公司的MPT-700P脈沖控制器解決，但該類脈沖控制器最多只有兩路輸入，而且價格特別昂貴。如果一座大容積梭式窯采用一臺脈沖控制器控制，如出現(xiàn)溫度不均勻現(xiàn)象，系統(tǒng)無法自動抑制，只能手動干預(yù)。本文介紹的案例，采用科威公司的Easy系列PLC加HITECH公司的人機界面解決方案。

1.1應(yīng)用場所：

2005年3月我公司中標(biāo)承建了唐山雷諾陶瓷有限公司的100立方脈沖燃燒方式梭式窯項目。該項目已于6月份竣工投產(chǎn)，設(shè)備已正常運行。

2 用戶要求

2.1基本電器參數(shù)及要求

1、排煙風(fēng)機功率 37kw
2、助燃風(fēng)機 18.5kw
3、全窯24臺燃燒器，8個溫控區(qū)溫度按同一曲線自動控制
4、窯壓、助燃風(fēng)壓手/自動控制
5、PID調(diào)節(jié)，脈沖燃燒
6、火焰檢測，熄火保護
7、采用鏈條機自動進出窯車
8、異常情況報警，設(shè)備安全連鎖

3、系統(tǒng)方案

3、1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、4臺Easy-M0808R-A0404NB混合型PLC和1臺Easy-M2416R開關(guān)量PLC，通過CAN總線組成主從站網(wǎng)絡(luò)，完成設(shè)備啟停，溫度、壓力控制以及過程控制。

2、機界面通過RS232與主站PLC的RS0口連接，所有手動操作、參數(shù)設(shè)定、工況顯示均通過人機界面實現(xiàn)。

3、在工廠配置一臺計算機作為服務(wù)器，通過RS232與主站PLC的RS1口連接，監(jiān)視窯爐運行狀態(tài)并記錄運行數(shù)據(jù)。其他授權(quán)網(wǎng)絡(luò)用戶也可以通過訪問服務(wù)器方便地察看窯爐運行情況或查閱窯爐歷史數(shù)據(jù)。

4、系統(tǒng)框圖

3.2系統(tǒng)特點

1、8個溫控區(qū)平均分配給3臺PLC控制，各區(qū)的熱電偶信號輸入與同區(qū)的脈沖閥占空比輸出安排在同一PLC上，而相關(guān)的控制參數(shù)也通過人機界面預(yù)置在該 PLC中。這樣處理好處是：1）、使溫度控制動作在最短的時間得到響應(yīng)；2）、 減少了CAN通訊的數(shù)據(jù)交換量，加快了通訊速度；3）、便于故障診斷。
2、壓力控制、鏈條機動作順序控制也是分別由單獨的PLC完成。
3、在人機界面中可預(yù)設(shè)三條燒成曲線，選取其中一條作為當(dāng)前工作曲線，同時提供8個溫控區(qū)作為動態(tài)設(shè)定溫度。而每個溫控區(qū)均為獨立的PID調(diào)節(jié)。
4、在PLC程序中對PID作用方向的控制，方便地實現(xiàn)了窯爐加熱模式向冷卻模式的自動轉(zhuǎn)換。

3.3人機界面功能

1、設(shè)備啟停
2、系統(tǒng)溫度、壓力設(shè)定
3、系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定
4、脈沖參數(shù)設(shè)定
5、鏈條機控制參數(shù)設(shè)定
6、窯爐當(dāng)前運行狀態(tài)顯示
7、系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)記錄
8、系統(tǒng)報警功能

3.3人機界面畫面

4 比較分析

我公司曾經(jīng)承建的唐山中陶瓷業(yè)的80M3脈沖燃燒式梭式窯采用的是以PID調(diào)節(jié)儀和MPT-700P脈沖控制器為主控元件的控制系統(tǒng)，以下是PLC/HMI控制系統(tǒng)與脈沖控制器控制系統(tǒng)的比較分析：

1、方便性：PLC控制系統(tǒng)電路設(shè)計簡潔，大量的儀表、按鈕、繼電器被簡化。復(fù)雜的電路被PLC的程序和HMI的組態(tài)所代替。
2、一致性：通過PLC強大功能實現(xiàn)的多溫區(qū)控制模式替代了脈沖控制器的單溫區(qū)控制模式。我們在唐山中陶瓷業(yè)的梭式窯的每輛窯車的上下左中右均放置測溫環(huán)，檢測窯內(nèi)各區(qū)溫度。出窯后檢測所有測溫環(huán)，最高溫度與最低溫度之差為14℃。我們在雷諾公司的PLC控制的梭式窯中作了同樣的檢測，經(jīng)檢測所有測溫環(huán)，最高溫度與最低溫度之差為8℃。
3、精確性：在正常運行狀態(tài)下，PLC控制系統(tǒng)控制點的實時溫度跟蹤設(shè)定溫度的極限偏差-2℃到+3℃，脈沖控制器系統(tǒng)的極限偏差為±1℃。這說明PLC的PID參數(shù)需進一步完善，程序的算法有待進一步優(yōu)化。
4、靈活性：因為PLC的程序和HMI組態(tài)可以根據(jù)實際運行情況及用戶需求隨時修改，所以PLC系統(tǒng)具有更好的靈活性。
5、互連性：PLC控制系統(tǒng)通過一根電纜既可方便的將所有窯爐運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳送給計算機，進而接入互聯(lián)網(wǎng)；脈沖控制器系統(tǒng)需配置各類通訊模塊才能將系統(tǒng)信息介入計算機。
6、經(jīng)濟性：PLC+HMI+PC：25000元左右，可以控制8個溫區(qū)；MPT-700P脈沖控制器+調(diào)節(jié)儀+數(shù)顯表+通訊模塊+工控機：54000元左右，只能控制1個溫區(qū)?；旌闲蚉LC系統(tǒng)具有更好的性價比