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(duì)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(yīng)該是漸進(jìn)的，一般不允許突升猛降。２、由于不同的氣氛會(huì)影響陶瓷產(chǎn)品的色澤，所以對(duì)氣氛要求比較嚴(yán)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(shí)際應(yīng)用中溫度的控制主要是調(diào)節(jié)燒嘴的燃燒和助燃風(fēng)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(fēng)機(jī)動(dòng)作和變頻調(diào)節(jié)。針對(duì)梭式窯的控制特點(diǎn)，采用嵌入式 PLC 和 CAN 總線產(chǎn)品及人機(jī)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?xì)馑笫礁G控制系統(tǒng)為例，介紹該方案的具體實(shí)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?xì)馑笫礁G，有 18 個(gè)燒嘴分 6 組溫度控制區(qū)，采用 脈沖信號(hào)（占空比）控制助燃風(fēng)電磁閥，而燃?xì)忾y則依靠比例閥控制，以此實(shí)現(xiàn) 燒嘴的控制， 2 個(gè)壓力控制點(diǎn)分別控制窯壓和助燃風(fēng)壓力達(dá)到調(diào)節(jié)窯內(nèi)氣氛的目的，另外還有排煙風(fēng)機(jī) 2 臺(tái)（ 1# 排煙風(fēng)機(jī)作正常使用， 2# 排煙風(fēng)機(jī)作補(bǔ)給使用）助燃風(fēng)機(jī) 1 臺(tái)， 1# 排煙風(fēng)機(jī)和助燃風(fēng)機(jī)采用變頻器控制， 2# 排煙風(fēng)機(jī)采用星 - 三角控制。整個(gè)系統(tǒng)有溫度檢測(cè)點(diǎn) 7 個(gè)（ 6 點(diǎn) S 分度用于控制， 1 點(diǎn) K 分度用于顯示），壓力檢測(cè)點(diǎn) 2 個(gè)， 18 個(gè)燒嘴火焰檢測(cè)。鑒于以上分析，選用一臺(tái)嵌入式 PLC （ EASY-M2416R ）作為主結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)通過人機(jī)界面（ HITECH PWS3261 ）監(jiān)視?？刂葡到y(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(jī)中，使單片機(jī)從使用匯編語言變?yōu)槭?nbsp;用梯形圖語言，同時(shí)擁有梯形圖編程平臺(tái)所提供的各種強(qiáng)大的應(yīng)用功能。EASY-M2416R 有24點(diǎn)開關(guān)量輸入、16 點(diǎn)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(jí)網(wǎng)絡(luò)功能，即 CAN 現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(jī)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(gè)通道，它將熱電偶毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)值信號(hào)，通過CAN 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字信號(hào)送到 PLC 。
• CAN-AD1208A
CAN-AD1208A 是壓力采集模塊， CAN 總線產(chǎn)品，有 8 個(gè)通道，接受 4-20mA 的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為 0-1000 的數(shù)字信號(hào)。
• 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(gè)通道，它接收 CAN 總線的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為 0-10V 的模擬信號(hào)。
• 人機(jī)界面
EASY-M2416R 能與三菱、臺(tái)達(dá)、 HITECH 、 Eview 等多家人機(jī)界面連接，這里選用 HITECH 的 PWS3216 ，它是一款 256 色 10.4 ”的人機(jī)界面。
4 燒成工藝要求及程序?qū)崿F(xiàn)
（ 1 ）溫度進(jìn)程工藝
系統(tǒng)要求能儲(chǔ)存 3 條工藝曲線，每條工藝曲線分 20 個(gè)溫度段，升溫、降溫、保溫可以任意設(shè)定，各溫度段目標(biāo)溫度和時(shí)間可任意設(shè)定，進(jìn)程溫度段數(shù)可設(shè)定，運(yùn)行過程中可以人為跳段或暫停進(jìn)程。其相應(yīng)部分梯形圖程序如下：
（ 2）脈沖信號(hào)控制電磁閥
該梭式窯燒嘴的控制方式是：脈沖信號(hào)控制助燃風(fēng)電磁閥，燃?xì)忾y依靠比例閥控制，要求脈沖周期可調(diào)，同時(shí)可設(shè)置最小開啟時(shí)間和最小關(guān)閉時(shí)間。下面人機(jī)畫面顯示該過程的設(shè)置。
5 人機(jī)界面畫面設(shè)計(jì)
該窯控制系統(tǒng)的所有操作均可在人機(jī)界面上完成,面板按鈕與人機(jī)界面按鈕互為備份,操作時(shí)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(chǎng)模擬圖、風(fēng)機(jī)和燒嘴狀態(tài)指示、溫度壓力顯示、設(shè)定溫度曲線、實(shí)時(shí)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(yīng)用嵌入式 PLC 及 CAN 總線技術(shù)結(jié)合工業(yè)級(jí)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)梭式窯的控制，擺脫傳統(tǒng)梭式窯計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性差、成本高、維護(hù)費(fèi)用高等缺陷,人機(jī)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(yīng)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(dá)到±1 ℃，深受用戶好評(píng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 科威自控嵌入式 PLC 《 EASY 編程手冊(cè)》
[2] 科威自控嵌入式 PLC 《 EASY 原理及應(yīng)用》
[3]HITECH 《 ADP 軟體使用手冊(cè)》
附：系統(tǒng)實(shí)物圖片
