梭式窑控制系统

发布时间:2005-03-02 16:55   类型:应用案例   人浏览
1 引言 

梭式窑是一种间歇窑炉,主要用于日用陶瓷、卫生洁具、艺术陶瓷、微晶玻璃和电瓷等烧结工程,以及钢铁热处理等行业。 就陶瓷的烧结工程而言,对梭式窑控制提出了以下要求:1、由于陶瓷是一种硅酸盐材料,特别是在晶型转换剧烈的阶段,要求温度的升降应该是渐进的,一般不允许突升猛降。2、由于不同的气氛会影响陶瓷产品的色泽,所以对气氛要求比较严格。3、陶瓷产品烧成依据配方要求不同温度段,升温速率也不尽相同。由此可见梭式窑的控制主要是气氛和温度的控制,在实际应用中温度的控制主要是调节烧嘴的燃烧和助燃风的流量或压力,气氛的控制主要是调节火焰性质和窑内压力,因而梭式窑控制系统涉及温度和压力的采集、温度的控制、风机动作和变频调节。针对梭式窑的控制特点,采用嵌入式 PLC 和 CAN 总线产品及人机界面构成的控制系统就能很好地满足其控制要求。下面就河南某陶瓷厂的燃气梭式窑控制系统为例,介绍该方案的具体实现过程。

2 用户资料及系统方案 

该梭式窑是 80 立方米的燃气梭式窑,有 18 个烧嘴分 6 组温度控制区,采用 脉冲信号(占空比)控制助燃风电磁阀,而燃气阀则依靠比例阀控制,以此实现 烧嘴的控制, 2 个压力控制点分别控制窑压和助燃风压力达到调节窑内气氛的目的,另外还有排烟风机 2 台( 1# 排烟风机作正常使用, 2# 排烟风机作补给使用)助燃风机 1 台, 1# 排烟风机和助燃风机采用变频器控制, 2# 排烟风机采用星 - 三角控制。整个系统有温度检测点 7 个( 6 点 S 分度用于控制, 1 点 K 分度用于显示),压力检测点 2 个, 18 个烧嘴火焰检测。鉴于以上分析,选用一台嵌入式 PLC ( EASY-M2416R )作为主结点实现整个系统的逻辑控制和过程控制,并通过 CAN 总线连接温度采集模块( CAN-AD1216 )和压力采集模块( CAN-AD1208A )及模拟量输出模块( CAN-DA1208 ),整个系统的运行状态通过人机界面( HITECH PWS3261 )监视。控制系统框图如下: 


3 系统组成 

• EASY-M2416R 

EASY-M2416R 是一款嵌入式 PLC ,它将梯形图语言嵌入到单片机中,使单片机从使用汇编语言变为使 用梯形图语言,同时拥有梯形图编程平台所提供的各种强大的应用功能。EASY-M2416R 有24点开关量输入、16 点开关量输出,除具有可编程逻辑控制器功能之外,还具有二级网络功能,即 CAN 现场总线网络功能和 RS422 串口网络功能。因此它既可以CAN总线产品组成现场总线网络,又能与第三方PLC 组成串口网络,而且它还支持人机界面,其编程环境与三菱 FX2n 兼容。 

• CAN-AD1216 

温度采集模块 CAN-AD1216 是 CAN 总线产品, 16 个通道,它将热电偶毫伏信号转化为数值信号,通过CAN 现场总线网络将数字信号送到 PLC 。 

• CAN-AD1208A 

CAN-AD1208A 是压力采集模块, CAN 总线产品,有 8 个通道,接受 4-20mA 的模拟信号转化为 0-1000 的数字信号。 

• CAN-DA1208 

CAN-DA1208 是 0-10V 的模拟量输出模块,也是 CAN 总线产品,有 8 个通道,它接收 CAN 总线的数字信号转化为 0-10V 的模拟信号。 

• 人机界面 

EASY-M2416R 能与三菱、台达、 HITECH 、 Eview 等多家人机界面连接,这里选用 HITECH 的 PWS3216 ,它是一款 256 色 10.4 ”的人机界面。 

4 烧成工艺要求及程序实现 

( 1 )温度进程工艺 

系统要求能储存 3 条工艺曲线,每条工艺曲线分 20 个温度段,升温、降温、保温可以任意设定,各温度段目标温度和时间可任意设定,进程温度段数可设定,运行过程中可以人为跳段或暂停进程。其相应部分梯形图程序如下:





( 2)脉冲信号控制电磁阀 

该梭式窑烧嘴的控制方式是:脉冲信号控制助燃风电磁阀,燃气阀依靠比例阀控制,要求脉冲周期可调,同时可设置最小开启时间和最小关闭时间。下面人机画面显示该过程的设置。

5 人机界面画面设计 

该窑控制系统的所有操作均可在人机界面上完成,面板按钮与人机界面按钮互为备份,操作时可无扰切换。另外画面除上述两设置画面外,还展示了梭式窑的现场模拟图、风机和烧嘴状态指示、温度压力显示、设定温度曲线、实时温度曲线及故障信息。下面是该系统的主画面。 


6 结束语 

本系统应用嵌入式 PLC 及 CAN 总线技术结合工业级人机界面实现梭式窑的控制,摆脱传统梭式窑计算机控制系统稳定性差、成本高、维护费用高等缺陷,人机画面贴近用户,真正体现控制系统的智能化、人性化。本系统不但可应用在梭式窑中,而且可以用在其它窑炉控制系统中。该梭式窑已投入使用,控制系统满足用户工艺要求,温度控制精度达到±1 ℃,深受用户好评。 

参考文献 

[1] 科威自控嵌入式 PLC 《 EASY 编程手册》 

[2] 科威自控嵌入式 PLC 《 EASY 原理及应用》 

[3]HITECH 《 ADP 软体使用手册》 

附:系统实物图片


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