EC系列PLC在脈沖燃燒方式梭式窯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要:介紹以嵌入式PLC為主要控制器加人機界面的梭式窯溫控方案,并將該方案與傳統(tǒng)的以脈沖燃燒方式為主的控制方案進行了比較。
關(guān)鍵詞:嵌入式PLC;CAN總線;梭式窯;控制
1引言
傳統(tǒng)的脈沖燃燒方式梭式窯溫控系統(tǒng)多采用單回路PID調(diào)節(jié)儀與德國Krom公司的MPT-700P脈沖控制器解決,但該類脈沖控制器最多只有兩路輸入,而且價格特別昂貴。如果一座大容積梭式窯采用一臺脈沖控制器控制,如出現(xiàn)溫度不均勻現(xiàn)象,系統(tǒng)無法自動抑制,只能手動干預(yù)。本文介紹的案例,采用科威公司的Easy系列PLC加HITECH公司的人機界面解決方案。
1.1應(yīng)用場所:
2005年3月我公司中標承建了唐山雷諾陶瓷有限公司的100立方脈沖燃燒方式梭式窯項目。該項目已于6月份竣工投產(chǎn),設(shè)備已正常運行。
2 用戶要求
2.1基本電器參數(shù)及要求
1、排煙風機功率 37kw
2、助燃風機 18.5kw
3、全窯24臺燃燒器,8個溫控區(qū)溫度按同一曲線自動控制
4、窯壓、助燃風壓手/自動控制
5、PID調(diào)節(jié),脈沖燃燒
6、火焰檢測,熄火保護
7、采用鏈條機自動進出窯車
8、異常情況報警,設(shè)備安全連鎖
3、系統(tǒng)方案
3、1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1、4臺Easy-M0808R-A0404NB混合型PLC和1臺Easy-M2416R開關(guān)量PLC,通過CAN總線組成主從站網(wǎng)絡(luò),完成設(shè)備啟停,溫度、壓力控制以及過程控制。
2、機界面通過RS232與主站PLC的RS0口連接,所有手動操作、參數(shù)設(shè)定、工況顯示均通過人機界面實現(xiàn)。
3、在工廠配置一臺計算機作為服務(wù)器,通過RS232與主站PLC的RS1口連接,監(jiān)視窯爐運行狀態(tài)并記錄運行數(shù)據(jù)。其他授權(quán)網(wǎng)絡(luò)用戶也可以通過訪問服務(wù)器方便地察看窯爐運行情況或查閱窯爐歷史數(shù)據(jù)。
4、系統(tǒng)框圖
3.2系統(tǒng)特點
1、8個溫控區(qū)平均分配給3臺PLC控制,各區(qū)的熱電偶信號輸入與同區(qū)的脈沖閥占空比輸出安排在同一PLC上,而相關(guān)的控制參數(shù)也通過人機界面預(yù)置在該 PLC中。這樣處理好處是:1)、使溫度控制動作在最短的時間得到響應(yīng);2)、 減少了CAN通訊的數(shù)據(jù)交換量,加快了通訊速度;3)、便于故障診斷。
2、壓力控制、鏈條機動作順序控制也是分別由單獨的PLC完成。
3、在人機界面中可預(yù)設(shè)三條燒成曲線,選取其中一條作為當前工作曲線,同時提供8個溫控區(qū)作為動態(tài)設(shè)定溫度。而每個溫控區(qū)均為獨立的PID調(diào)節(jié)。
4、在PLC程序中對PID作用方向的控制,方便地實現(xiàn)了窯爐加熱模式向冷卻模式的自動轉(zhuǎn)換。
3.3人機界面功能
1、設(shè)備啟停
2、系統(tǒng)溫度、壓力設(shè)定
3、系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定
4、脈沖參數(shù)設(shè)定
5、鏈條機控制參數(shù)設(shè)定
6、窯爐當前運行狀態(tài)顯示
7、系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)記錄
8、系統(tǒng)報警功能
3.3人機界面畫面
4 比較分析
我公司曾經(jīng)承建的唐山中陶瓷業(yè)的80M3脈沖燃燒式梭式窯采用的是以PID調(diào)節(jié)儀和MPT-700P脈沖控制器為主控元件的控制系統(tǒng),以下是PLC/HMI控制系統(tǒng)與脈沖控制器控制系統(tǒng)的比較分析:
1、方便性:PLC控制系統(tǒng)電路設(shè)計簡潔,大量的儀表、按鈕、繼電器被簡化。復(fù)雜的電路被PLC的程序和HMI的組態(tài)所代替。
2、一致性:通過PLC強大功能實現(xiàn)的多溫區(qū)控制模式替代了脈沖控制器的單溫區(qū)控制模式。我們在唐山中陶瓷業(yè)的梭式窯的每輛窯車的上下左中右均放置測溫環(huán),檢測窯內(nèi)各區(qū)溫度。出窯后檢測所有測溫環(huán),最高溫度與最低溫度之差為14℃。我們在雷諾公司的PLC控制的梭式窯中作了同樣的檢測,經(jīng)檢測所有測溫環(huán),最高溫度與最低溫度之差為8℃。
3、精確性:在正常運行狀態(tài)下,PLC控制系統(tǒng)控制點的實時溫度跟蹤設(shè)定溫度的極限偏差-2℃到+3℃,脈沖控制器系統(tǒng)的極限偏差為±1℃。這說明PLC的PID參數(shù)需進一步完善,程序的算法有待進一步優(yōu)化。
4、靈活性:因為PLC的程序和HMI組態(tài)可以根據(jù)實際運行情況及用戶需求隨時修改,所以PLC系統(tǒng)具有更好的靈活性。
5、互連性:PLC控制系統(tǒng)通過一根電纜既可方便的將所有窯爐運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳送給計算機,進而接入互聯(lián)網(wǎng);脈沖控制器系統(tǒng)需配置各類通訊模塊才能將系統(tǒng)信息介入計算機。
6、經(jīng)濟性:PLC+HMI+PC:25000元左右,可以控制8個溫區(qū);MPT-700P脈沖控制器+調(diào)節(jié)儀+數(shù)顯表+通訊模塊+工控機:54000元左右,只能控制1個溫區(qū);旌闲蚉LC系統(tǒng)具有更好的性價比。
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