嵌入式PLC在隧道窑控制系统中的应用

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1、引言

　　隧道窑是一种连续式窑炉，由预热区、高温区、急冷区和缓冷区组成，主要用于建筑陶瓷、日用陶瓷等烧制。隧道窑的控制涉及传动控制，温度、压力的检测、控制以及其它控制。我们采用科威EASY系列PLC开发出的高可靠性、高性价比的隧道窑控制系统，已于2005年7月成功应用在湖北华窑集团中亚窑炉公司承建的越南某隧道窑中。下面介绍此窑的控制方案。

　　2、用户要求

　　1、温度控制区8组。

　　2、温度显示区10组。

　　3、热电偶：18支。 其中： K分度11支 S分度7支

　　4、风机选型

　　排烟风机： 15kw 一开一备 要星-三角启动。

　　助燃风机： 15kw 一开一备 要星-三角启动。

　　急冷风机： 11kw 一开一备 （变频）

　　抽热风机： 15kw 一开一备 要星-三角启动。

　　快冷风机： 7.5kw 一开一备 直接启动。

　　轴流风机： 0.18kw 8台 直接启动

　　5、 安全连锁。

　　开关量互锁：必须是硬件互锁和软件互锁。在设计时进一步落实工艺互锁要求。

　　6、使用人机界面控制

　　现场设人机界面，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。（集中分散型控制）

　　7.关控制信息能传到计算机，计算机只作信息管理用，不参与控制。

　　计算机画面应含有：现场模拟图、温度实时曲线图、控制设定曲线图、历史趋势曲线图、并完成报表打印功能。

　　3 、解决方案

　　3、1系统分析

　　3、1、1温度采集部分

　　10支热电偶，K、S两种分度号。

　　3.1、2温度控制部分

　　18点温度中，其中8点（设计时需指定）用来作温度控制用。在这8点温度控制中，其中7点是控制执行器阀位值，改变燃料注入量，从而使温度稳定。另外一点是控制急冷变频器输出频率，改变急冷风机运行速度，从而调节急冷区温度。其它因素由人工调整（如助燃风、燃气压力等）。

　　每个控温点占用一路模拟量输出，急冷变频器占用一路模拟量输出，执行器采取开度定位方式。

　　因此温度控制占用：

　　8路模拟量（输入、输出）。

　　3.1、3相关风机部分

　　3.1.3、1 排烟风机控制

　　排烟风机一用一备，二者逻辑上互锁，电气控制采用两套独立的星-三角控制，每套占三个开关输出点（主、星、三角），占三个开关输入点（启动、停止、故障），因此排烟风机控制占用：

　　6点开关输入：（启动、停止、故障）*2.

　　6点开关输出：（主、星、三角）*2.

　　3.1、3.2助燃风机控制

　　助燃风机一用一备，二者逻辑上互锁，电气控制采用两套独立的星-三角控制，每套占三个开关输出点（主、星、三角），占三个开关输入点（启动、停止、故障），因此排烟风机控制占用：

　　6点开关输入：（启动、停止、故障）*2.

　　6点开关输出：（主、星、三角）*2.

　　3.1、3.3急冷风机控制

　　急冷风机快慢由变频器调整，通过PLC内部PID运算输出4-20mA标准信号，来控制变频器的输出频率。同时在人机界面上也可以实行手自动切换进行控制。因此急冷风机占用：

　　5点开关输入：急冷A启动、急冷B启动、急冷停止、急冷A故障、急冷B故障

　　2点开关输出：（运行控制）*2.

　　1点模拟输出：频率调节（手自动调节）。

　　3.1、3.4抽热风机控制

　　抽热风机一用一备，二者逻辑上互锁，但电气控制采用两套独立的星-三角控制，每套占三个开关输出点（主、星、三角），占三个开关输入点（启动、停止、故障），因此抽热风机控制占用：

　　6点开关输入：（启动、停止、故障）*2.

　　6点开关输出：（主、星、三角）*2.

　　3.1、3.5快冷风机控制

　　快冷风机一开一备，直接输出控制，因此占用：

　　6点开关量输入：（启动、停止、故障）*2.

　　2点开关量输出：（运行控制）*2.

　　3.1、3.6轴流风机控制

　　轴流风机：0.18kw 8台，直接输出控制，因此占用：

　　3点开关量输入：启动、停止、故障。

　　1点开关量输出：运行控制。

　　3.1、3.7安全连锁

　　开关量互锁：必须的硬件互锁和软件互锁。在设计时进一步落实工艺互锁要求。

　　3.2控制器件选型

　　据以上统计，有温度采集8点；

　　开关量输入：49点模拟量输入：8点

　　开关量输出；34点模拟量输出；8点

　　故需选用：温度采集模块：CAN—AD1216 1台

　　温度控制：EASY—M0808R—A0404NB 2台

　　风机控制部分采用：Easy-M1608R 2台

　　另需做主站的PLC（Easy-M1608R）1台，用于控制拖车部分的PLC（Easy-M1608R）4台，

　　显示控制的人机界面一台（10.4英寸，真彩色），用于监控的普通计算机一台。其他电器部分：变频器，开关电源，空气开关，接触器，继电器，按钮，指示灯，报警器，柜体等。

　　CAN-AD1216：

　　有16路温度输入

　　有与CAN网连接的现场总线接口，可与各采集模块、Easy系列的PLC互连组成网络。

　　Easy-M0808R-A0404NB：

　　有8点开关量输入、8点开关量输出。有4路模拟量输入、4路模拟量输出。

　　有与CAN网连接的现场总线接口，可与各采集模块、PLC互连。

　　有与通用人机界面相连的RS0串口，便于现场监视和操作。

　　有与计算相连的RS1串口，便于计算机记录管理。

　　Easy-M2416R：

　　有24点开关量输入、16点开关量输出。

　　有与CAN网连接的现场总线接口，可与各采集模块、PLC互连。

　　有与通用人机界面相连的RS0串口，便于现场监视和操作。

　　有与计算相连的RS1串口，便于计算机记录管理。

　　每台块Easy-M1608R：

　　有16点开关量输入、8点开关量输出。

　　有与CAN网连接的现场总线接口，以便于各采集模块相连。

　　有与通用人机界面相连的RS0串口，便于现场监示和操作。

　　有与计算相连的RS1串口，便于计算机记录管理。

　　4、总结

　　本控制系统采用EASY系列PLC，硬件结构简单，成本低廉，响应速度快，性价比高，还可以根据实际需要很方便地进行扩展，有极强的灵活性和适应性。现场使用表明，其性能稳定，运行可靠。