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      邦世達分享嵌入式PLC在隧道窯控制系統中的應用

      作者:admin??? 發布日期:2018-06-17 15:30??? 文章來源:http://www.mlbgamestoday.com/gsxw/307.html?? 點擊次數:

        

        一、引言

        隧道窯是一種連續式窯爐,由預熱區、高溫區、急冷區和緩冷區組成,主要用于建筑陶瓷、日用陶瓷等燒制。隧道窯的控制涉及傳動控制,溫度、壓力的檢測、控制以及其它控制。我們采用科威EASY系列PLC開發出的高可靠性、高性價比的隧道窯控制系統,已于2005年7月成功應用在湖北華窯集團中亞窯爐公司承建的越南某隧道窯中。下面介紹此窯的控制方案。


        二、用戶要求

        1、溫度控制區8組。

        2、溫度顯示區10組。

        3、熱電偶:18支。 其中: K分度11支 S分度7支

        4、風機選型

        排煙風機: 15kw 一開一備 要星-三角啟動。

        助燃風機: 15kw 一開一備 要星-三角啟動。

        急冷風機: 11kw 一開一備 (變頻)

        抽熱風機: 15kw 一開一備 要星-三角啟動。

        快冷風機: 7.5kw 一開一備 直接啟動。

        軸流風機: 0.18kw 8臺 直接啟動

        5、安全連鎖。

        開關量互鎖:必須是硬件互鎖和軟件互鎖。在設計時進一步落實工藝互鎖要求。

        6、使用人機界面控制

        現場設人機界面,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。(集中分散型控制)

        7、關控制信息能傳到計算機,計算機只作信息管理用,不參與控制。

        計算機畫面應含有:現場模擬圖、溫度實時曲線圖、控制設定

        曲線圖、歷史趨勢曲線圖、并完成報表打印功能。

        三、解決方案



        1、系統分析

        1)溫度采集部分

        10支熱電偶,K、S兩種分度號。

        2)溫度控制部分

        18點溫度中,其中8點(設計時需指定)用來作溫度控制用。

        在這8點溫度控制中,其中7點是控制執行器閥位值,改變燃料注入量,從而使溫度穩定。另外一點是控制急冷變頻器輸出頻率,改變急冷風機運行速度,從而調節急冷區溫度。其它因素由人工調整(如助燃風、燃氣壓力等)。

        每個控溫點占用一路模擬量輸出,急冷變頻器占用一路模擬量

        輸出,執行器采取開度定位方式。

        因此溫度控制占用:

        8路模擬量(輸入、輸出)。

        3)相關風機部分

        a、排煙風機控制

        排煙風機一用一備,二者邏輯上互鎖,電氣控制采用兩套獨立的星-三角控制,每套占三個開關輸出點(主、星、三角),占三個開關輸入點(啟動、停止、故障),因此排煙風機控制占用:

        6點開關輸入:(啟動、停止、故障)*2。

        6點開關輸出:(主、星、三角)*2。

        b、助燃風機控制

        助燃風機一用一備,二者邏輯上互鎖,電氣控制采用兩套獨立的星-三角控制,每套占三個開關輸出點(主、星、三角),占三個開關輸入點(啟動、停止、故障),因此排煙風機控制占用:

        6點開關輸入:(啟動、停止、故障)*2。

        6點開關輸出:(主、星、三角)*2。

        c、急冷風機控制

        急冷風機快慢由變頻器調整,通過PLC內部PID運算輸出4-20mA標準信號,來控制變頻器的輸出頻率。同時在人機界面上也可以實行手自動切換進行控制。因此急冷風機占用:

        5點開關輸入:急冷A啟動、急冷B啟動、急冷停止、急冷A故障、急冷B故障

        2點開關輸出:(運行控制)*2。

        1點模擬輸出:頻率調節(手自動調節)。

        d、抽熱風機控制

        抽熱風機一用一備,二者邏輯上互鎖,但電氣控制采用兩套獨立的星-三角控制,每套占三個開關輸出點(主、星、三角),占三個開關輸入點(啟動、停止、故障),因此抽熱風機控制占用:

        6點開關輸入:(啟動、停止、故障)*2。

        6點開關輸出:(主、星、三角)*2。

        e、快冷風機控制

        快冷風機一開一備,直接輸出控制,因此占用:

        6點開關量輸入:(啟動、停止、故障)*2。

        2點開關量輸出:(運行控制)*2。

        f、軸流風機控制

        軸流風機:0.18kw 8臺,直接輸出控制,因此占用:

        3點開關量輸入:啟動、停止、故障。

        1點開關量輸出:運行控制。

        g、安全連鎖

        開關量互鎖:必須的硬件互鎖和軟件互鎖。在設計時進一步落實工藝互鎖要求。

        2、控制器件選型

        據以上統計,有溫度采集8點;開關量輸入:49點; 模擬量輸入:8點;開關量輸出:34點; 模擬量輸出:8點

        故需選用:溫度采集模塊:CAN—AD1216   1臺

        溫度控制:EASY—M0808R—A0404NB   2臺

        風機控制部分采用:Easy-M1608R   2臺

        另需做主站的PLC(Easy-M1608R)1臺,用于控制拖車部分的PLC(Easy-M1608R)4臺,顯示控制的人機界面一臺(10.4英寸,真彩色),用于監控的普通計算機一臺。其他電器部分:變頻器,開關電源,空氣開關,接觸器,繼電器,按鈕,指示燈,報警器,柜體等。

        CAN-AD1216:

        有16路溫度輸入有與CAN網連接的現場總線接口,可與各采集模塊、Easy系列的PLC互連組成網絡。

        Easy-M0808R-A0404NB:

        有8點開關量輸入、8點開關量輸出。有4路模擬量輸入、4路模擬量輸出。

        有與CAN網連接的現場總線接口,可與各采集模塊、PLC互連。

        有與通用人機界面相連的RS0串口,便于現場監視和操作。

        有與計算相連的RS1串口,便于計算機記錄管理。

        Easy-M2416R:

        有24點開關量輸入、16點開關量輸出。

        有與CAN網連接的現場總線接口,可與各采集模塊、PLC互連。

        有與通用人機界面相連的RS0串口,便于現場監視和操作。

        有與計算相連的RS1串口,便于計算機記錄管理。

        每臺塊Easy-M1608R:

        有16點開關量輸入、8點開關量輸出。

        有與CAN網連接的現場總線接口,以便于各采集模塊相連。

        有與通用人機界面相連的RS0串口,便于現場監示和操作。

        有與計算相連的RS1串口,便于計算機記錄管理。

        3、控制結構圖

        [img]2006815563796684.jpg[/img]

        4、PLC接線示意圖

        1#從站接線示意圖

        2#從站接線示意圖

        3#從站接線示意圖

        注:其中主站與拖車部分(6#從站-9#從站)的PLC接線示意圖略

        四、系統控制的實現

        1)所有的風機控制和電磁閥以及拖車都是由PLC的開關量控制。

        下面是排煙風機A的星--三角控制程序的梯形圖程序:

        2)模擬量溫度采集由一臺AD1216采集。

        3)所有的模擬量控制都由Easy-M0808R-A0404NB完成,溫度由Easy-M0808R-A0404NB經過PID調節輸出(4-20mA給執行器和變頻器),控制執行器與變頻器,從而控制窯爐的溫度。

        4)所有的控制設備組成一個網絡,整個CAN總線網絡互聯由CANSET軟件來實現,它是圖形化界面的軟件,設置起來十分簡便。設置內容包括:網絡設備總數、網絡設備地址、網絡通訊數據的內容、網絡數據通訊速度等。它還能根據用戶的需要,靈活設置每個設備的任務級別,以保證網絡資源的合理分配。

        下圖是在CANSET下設置的本系統CAN網絡配置:

        5)相關信息通過RS485網絡傳到計算機,計算機只作信息管理用,不參與控制。

        在計算機中包含有:現場模擬圖、溫度實時曲線圖、控制設定曲線圖、歷史趨勢曲線圖、并完成報表打印功能。計算機中的各個曲線圖每隔2分鐘自動保存一次。

        6)人機界面操作說明

        上圖是主畫面,由四部份組成。 上面是日期時間顯示與警報走馬燈及中英文切換按鈕。其中時間日期可以在“畫面四”中進行設置(一般情況下無須設置)。警報走馬燈顯示11臺風機的運行故障與燃氣超限(上下限)以及9個從站掉線顯示。當系統無故障時,報警走馬燈顯示設備運行正常。

        中間上半部分是現場模擬圖, 從中可以觀測到現場設備及工藝運行的一些情況,如11臺風機的運行指示燈,在風機運行時,相應的指示燈會變成綠色;主電磁閥以及各支電磁閥開啟時其對應的指示燈會變成綠色。

        中間下半部分是11臺風機的啟動、停止按鈕以及主電磁閥的開、關按鈕,根據工藝及安全連鎖要求,只有排煙風機(A或B)啟動后才能啟動助燃風機(A或B),助燃風機啟動后(A或B)才能開啟總閥,總閥開啟后才能開啟各支電磁閥。以上各設備的連鎖要求依次是排煙風機——助燃風機——總閥——各支電磁閥。在沒有啟動前級設備的情況下,是不會啟動后級設備的,反之如果停止了前級設備,后級設備也相應的自動停止。上述各設備之間的啟動順序在程序上進行了連鎖,同時在硬件配線上也進行了連鎖。

         底部是四個換面按鈕與警報解除按鈕以及按鍵鎖按鈕,按壓各個換畫面按鈕可以進入其對應的子畫面。“警報解除”按鈕是一個交替型按鈕,按壓“警報解除”按鈕可以解除發生故障時的聲光報警輸出,它只能暫時解除當前的聲光報警,報警走馬燈上還會顯示相應的故障,如果故障沒有排除,在下次PLC啟動運行時還會發出聲光報警。“按鍵有效”按鈕是一個交替型按鈕,“按鈕無效”鍵是為了保護界面按鈕不被誤按而設置的,當“按鈕無效”時,按壓風機啟停按鍵及總閥按鈕是不會產生動作的。



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