隧道窑控制系统

发布时间:2005-03-02 17:00   类型:应用案例   人浏览
一.引言 

隧道窑是一种连续式窑炉,主要用于陶瓷建材、日用陶瓷等烧制,就其结构而言主要由预热区、高温区、急冷区和缓冷区组成,隧道窑的控制涉及风机的控制、温度的检测、压力的检测,温度的控制、压力的控制以 及其它控制。将 CAN总线技术应用在隧道窑控制系统,可以很好地满足温度和压力实时控制的要求,系统通信速率高、稳定性强,而工业级人机界面的参与,使得控制系统更加直观化,易于用户使用和操作。下面以河北唐山某陶瓷厂的一条隧道窑为案例,介绍其控制系统的实现过程。 

二. 控制对象 

此窑是一条80m长的燃气隧道窑,共有温度检测点20个(K分度12个,S分度8个),其中10个温度点受控,压力检测点2个,10个燃气执行器,10只烧嘴火焰检测,风机有:排烟风机2台(一用一备)、助燃风机2台(一用一备)、急冷风机2台(一用一备)、缓冷风机2台(一用一备)、抽热风机2台(一用一备)、窑头窑尾气幕风机各1台。10点温度控制是通过控制执行器阀位大小,改变燃料注入多少,从而使温度稳定。2点压力控制通过调节排烟风机和急冷风机转速来控制,实际上调节排烟和急冷变频器频率来控制压力。此外还有风机连锁,烧嘴熄火报警及各类故障报警。 

三.窑炉控制系统的组成 

本控制系统由3台嵌入式PLC(EASY-M2416R)、2台CAN-AD1216、1台CAN-AD1208、1台CAN-DA1208等部分组成。其中,嵌入式PLC用于逻辑开关量的控制,PID运算,以及通过CAN总线与下级的模块进行通讯;温度 采集模块CAN-AD1216用来完成20点温度模拟量的采集;压力采集模块CAN-AD1208用来采集2点压力信号;模拟量输出模块CAN-DA1208用来控制风机变频器。 

下面为系统框架图: 


作为本系统的控制核心嵌入式 PLC Easy-AD1216,下层网络采用CAN总线来进行通讯,对上分别用RS0口与HMI(人机界面),RS1口与计算机进行通讯。其特点如下: 

• 有比较强大的通讯功能: 

一路 CAN总线接口在应用层作了标准规划,凡遵循该标准的CAN总线设备,可以通过CANSET软件设置CAN网络配置文件,并下载固化到EASY-M2416R中,就可以把该设备映射到CAN网络中。CAN总线由于具有良好的实时性、可靠性、抗干扰能力及检错能力,所以在一些条件比较苛刻的场合里广泛应用。 

另外,串行口 RS0可用于梯形图程序及上位机的监控,还可以与人机界面通讯;串行口RS1可用于下载 CANSET软件生成的CAN网络配置文件,还可以通过RS485网络连接第三方设备,如PC、三菱PLC。由于各个网络都是独立的,同个PLC在连接多个模式的网络也不会受影响。如此多样的通讯模式,确实为用户提供了更多的灵活性。 

• 有和三菱相当的运算速度和几乎完全兼容的开发环境: 

经过测试,基本指令的运算速度在 0.5u/步以下,和三菱FX2系列的PLC相当,这对于控制要求不是很高的用户来说已是足够了。它的梯形图以及指令和三菱PLC的也是完全兼容,并且都能在三菱编程软件里很好的运行。这对于使用过三菱PLC的用户来说减轻了很多的困难。 

• 独立开发的CAN总线互联CANSET软件:

CANSET软件能很轻松方便的完成通讯设置。设置内容包括:网络设备总数、网络设备地址、网络通讯数据的内容、网络数据通讯速度等。它还能根据用户的需要,灵活设置每个设备的任务级别,以保证网络资源的合理分配。处于下层网络的AD和DA,以及Easy-M2416R设备,遵循CANBUS协议的接口,能很方便的联入CAN总线网络中,构成系统的主体。

四.系统功能的实现 

1. 所有的逻辑控制和 PID控制都由Easy-M2416R完成,在CAN总线网络中,三台PLC中任选一台作为主站,这里选Easy-M2416R-1作其主站。它通过CAN总线与下层网络的每个设备进行通讯,两个设备之间的通讯也必须由主站来完成。同时它又作为从站与PC(上位机)和HMI(人机界面)进行通讯。 

2. 整个CAN总线网络互联也全由CANSET软件来实现,它是图形化界面的软件,设置起来十分简便,并且在PLC的梯形图中除了地址和主从站外无须再对其他相关内容进行设置,在一定程度上简化程序设计的工作量。下图是在CANSET下设置的本系统CAN网络配置: 


3. 系统具有很大的扩展性和可维护性,在工作环境改变时,可灵活增添或减少设备。实现起来也只需在 CANSET软件中来设置即可,不用考虑其他事项,这对于系统的不断完善和升级换代奠定了很好的基础。 

4. 系统工作流程:下层网络的AD1216、AD1208设备把采集上来的温度,和压力信号转化为数据信号上传到 Easy-M2416R-1;运用于PID运算,控制各个执行器的正反转和DA的输入值,从而控制窑炉的各段温度和压力;另外在逻辑控制上完成各个风机和电磁阀的控制。

下面是其中一路执行器正反转控制的梯形图程序:





5. 人机界面通过串口RS0与EASY-M2416R-1连接,实现整个系统运行监控,其画面包含:现场模拟图、风机状态指示、温度压力显示、各种参数设置、变频调节、实时温度曲线图、设定温度曲线图以及报警信息。下面是本系统的主画面: 


五.结束语 

由于嵌入式 PLC EASY-M2416R兼有CAN总线接口和与三菱相同的数据链协议接口、编程环境等特色,因此它既能很好的构建以CAN总为下层网络,又能构建以RS485和RS232总线为上层网络的系统。将它应用在隧道窑炉系统,既可以满足底层的控制又可以满足上层的监控,尤其是CAN总线的应用,使它的实时性、灵活性、组网方便性以及可维护性获得很好的保证。 


参考书目 

[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:实物图片


本文地址:http://www.ca800.com/apply/d_1nrutga2l04bv_1.html

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