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一>、引言
隧道窯是一種連續(xù)式窯爐，主要用于陶瓷建材、日用陶瓷等燒制，就其結(jié)構(gòu)而言主要由預(yù)熱區(qū)、高溫區(qū)、急冷區(qū)和緩冷區(qū)組成，隧道窯的控制涉及風(fēng)機(jī)的控制、溫度的檢測、壓力的檢測，溫度的控制、壓力的控制以及其它控制。將 CAN總線技術(shù)應(yīng)用在隧道窯控制系統(tǒng)，可以很好地滿足溫度和壓力實(shí)時(shí)控制的要求，系統(tǒng)通信速率高、穩(wěn)定性強(qiáng)，而工業(yè)級(jí)人機(jī)界面的參與，使得控制系統(tǒng)更加直觀化，易于用戶使用和操作。下面以河北唐山某陶瓷廠的一條隧道窯為案例，介紹其控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。
下面以是EASY系列的PLC以及AD模塊成功應(yīng)用于湖北黃岡“華窯集團(tuán)中亞窯爐公司”隧道窯的控制系統(tǒng)為例，介紹其控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。

二>、用戶資料
1、溫度控制區(qū)8組。
2、溫度顯示區(qū)10組。
3、熱電偶：18支。
其中： K分度11支
S分度7支
4、風(fēng)機(jī)選型
排煙風(fēng)機(jī)： 15kw 一開一備 要星-三角啟動(dòng)。
助燃風(fēng)機(jī)： 15kw 一開一備 要星-三角啟動(dòng)。
急冷風(fēng)機(jī)： 11kw 一開一備 （變頻）
抽熱風(fēng)機(jī)： 15kw 一開一備 要星-三角啟動(dòng)。
快冷風(fēng)機(jī)： 7.5kw 一開一備 直接啟動(dòng)。
軸流風(fēng)機(jī)： 0.18kw 8臺(tái) 直接啟動(dòng)
5、安全連鎖。
開關(guān)量互鎖：必須是硬件互鎖和軟件互鎖。在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)一步落實(shí)工藝互鎖要求。
6、使用人機(jī)界面控制
現(xiàn)場設(shè)人機(jī)界面，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。（集中分散型控制）
7.關(guān)控制信息能傳到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)只作信息管理用，不參與控制。
計(jì)算機(jī)畫面應(yīng)含有：現(xiàn)場模擬圖、溫度實(shí)時(shí)曲線圖、控制設(shè)定曲線圖、歷史趨勢曲線圖、并完成報(bào)表打印功能。

三>、解決方案
1.溫度采集部分
10支熱電偶，K、S兩種分度號(hào)。選用每路每路分度號(hào)均可設(shè)的CAN—1216溫度采集模塊。

2.溫度控制部分
18點(diǎn)溫度中，其中8點(diǎn)（設(shè)計(jì)時(shí)需指定）用來作溫度控制用。在這8點(diǎn)溫度控制中，其中7點(diǎn)是控制執(zhí)行器閥位值，改變?nèi)剂献⑷肓?，從而使溫度穩(wěn)定。另外一點(diǎn)是控制急冷變頻器輸出頻率，改變急冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度，從而使急冷區(qū)溫度變化。其它因素由人工調(diào)整（如助燃風(fēng)、燃?xì)鈮毫Φ龋?br/>每個(gè)控溫度點(diǎn)占用一路模擬量輸出，急冷變頻器占用一路模擬量輸出，執(zhí)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(guān)風(fēng)機(jī)部分
①、排煙風(fēng)機(jī)控制。
排煙風(fēng)機(jī)一用一備，二者邏輯上互鎖，但電氣控制采用兩套獨(dú)立的星-三角控制，每套占三個(gè)開關(guān)輸出點(diǎn)（主、星、三角），占三個(gè)開關(guān)輸入點(diǎn)（啟動(dòng)、停止、故障），因此排煙風(fēng)機(jī)控制占用：
6點(diǎn)開關(guān)輸入：（啟動(dòng)、停止、故障）*2。
6點(diǎn)開關(guān)輸出：（主、星、三角）*2。
②助燃風(fēng)機(jī)控制。
助燃風(fēng)機(jī)一用一備，二者邏輯上互鎖，但電氣控制采用兩套獨(dú)立的星-三角控制，每套占三個(gè)開關(guān)輸出點(diǎn)（主、星、三角），占三個(gè)開關(guān)輸入點(diǎn)（啟動(dòng)、停止、故障），因此排煙風(fēng)機(jī)控制占用：
6點(diǎn)開關(guān)輸入：（啟動(dòng)、停止、故障）*2。
6點(diǎn)開關(guān)輸出：（主、星、三角）*2。
③、急冷風(fēng)機(jī)控制。
急冷風(fēng)機(jī)快慢由變頻器調(diào)整，通過PLC內(nèi)部PID運(yùn)算輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，來控制變頻器的輸出頻率。同時(shí)在人機(jī)界面也可以實(shí)行手自動(dòng)切換進(jìn)行控制。因此急冷風(fēng)機(jī)占用：
5點(diǎn)開關(guān)輸入：急冷A啟動(dòng)、急冷B啟動(dòng)、急冷停止、急冷A故障、急冷B故障
2點(diǎn)開關(guān)輸出：（運(yùn)行控制）*2。
1點(diǎn)模擬輸出：頻率調(diào)節(jié)（手自動(dòng)調(diào)節(jié)）。
④、抽熱風(fēng)機(jī)控制。
抽熱風(fēng)機(jī)一用一備，二者邏輯上互鎖，但電氣控制采用兩套獨(dú)立的星-三角控制，每套占三個(gè)開關(guān)輸出點(diǎn)（主、星、三角），占三個(gè)開關(guān)輸入點(diǎn)（啟動(dòng)、停止、故障），因此抽熱風(fēng)機(jī)控制占用：
6點(diǎn)開關(guān)輸入：（啟動(dòng)、停止、故障）*2。
6點(diǎn)開關(guān)輸出：（主、星、三角）*2。
⑤、快冷風(fēng)機(jī)控制。
快冷風(fēng)機(jī)一開一備，直接輸出控制，因此占用：
6點(diǎn)開關(guān)量輸入：（啟動(dòng)、停止、故障）*2。
2點(diǎn)開關(guān)量輸出：（運(yùn)行控制）*2。
⑥、軸流風(fēng)機(jī)控制。
軸流風(fēng)機(jī)：0.18kw 8臺(tái)，直接輸出控制，因此占用：
3點(diǎn)開關(guān)量輸入：啟動(dòng)、停止、故障。
1點(diǎn)開關(guān)量輸出：運(yùn)行控制。
⑦、安全連鎖。
開關(guān)量互鎖：必須的硬件互鎖和軟件互鎖。在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)一步落實(shí)工藝互鎖要求。
4、系統(tǒng)構(gòu)架
據(jù)以上統(tǒng)計(jì)，有溫度采集8點(diǎn)；
開關(guān)量輸入：49點(diǎn)模擬量輸入：8點(diǎn)
開關(guān)量輸出；34點(diǎn)模擬量輸出；8點(diǎn)
故需選用：溫度采集模塊：CAN—AD1216 1臺(tái)
溫度控制：EASY—M0808R—A0404NB 2臺(tái)
風(fēng)機(jī)控制部分采用：Easy-M1608R 2臺(tái)
另外做主站的PLC（Easy-M1608R）1臺(tái)，用于拖車部分的PLC（Easy-M1608R）4臺(tái)
每塊CAN-AD1216：
有16路溫度輸入
有與CAN網(wǎng)連接的現(xiàn)場總線接口，以便于各采集模塊相連以及Easy系列的PLC相連組成網(wǎng)絡(luò)。
每臺(tái)Easy-M0808R-A0404NB：
有8點(diǎn)開關(guān)量輸入、8點(diǎn)開關(guān)量輸出。有4路模擬量輸入、4路模擬量輸出。
有與CAN網(wǎng)連接的現(xiàn)場總線接口，以便于各采集模塊相連。
有與通用人機(jī)界面相連的RS0串口，便于現(xiàn)場監(jiān)示和操作。
有與計(jì)算相連的RS1串口，便于計(jì)算機(jī)記錄管理。
每臺(tái)塊Easy-M2416R：
有24點(diǎn)開關(guān)量輸入、16點(diǎn)開關(guān)量輸出。
有與CAN網(wǎng)連接的現(xiàn)場總線接口，以便于各采集模塊相連。
有與通用人機(jī)界面相連的RS0串口，便于現(xiàn)場監(jiān)示和操作。
有與計(jì)算相連的RS1串口，便于計(jì)算機(jī)記錄管理。
每臺(tái)塊Easy-M1608R：
有16點(diǎn)開關(guān)量輸入、8點(diǎn)開關(guān)量輸出。
有與CAN網(wǎng)連接的現(xiàn)場總線接口，以便于各采集模塊相連。
有與通用人機(jī)界面相連的RS0串口，便于現(xiàn)場監(jiān)示和操作。
有與計(jì)算相連的RS1串口，便于計(jì)算機(jī)記錄管理。
另外做主站的PLC（Easy-M1608R）1臺(tái)，用于拖車部分的PLC（Easy-M1608R）4臺(tái)
顯示控制的人機(jī)界面一臺(tái)（10.4英寸，真彩色），用于監(jiān)控的普通計(jì)算機(jī)一臺(tái)。
其他電器部分：
變頻器，開關(guān)電源，空氣開關(guān)，接觸器，繼電器，按鈕，指示燈，報(bào)警器，柜體。

其中控制部分的硬件價(jià)格為：
CAN-AD1216A一臺(tái)價(jià)格為1680元
Easy-M2416R兩臺(tái)價(jià)格為1680×2=3360元
Easy-M0808R-A0404NB兩臺(tái)價(jià)格為1680×2=3360元
Easy-M1608R五臺(tái)價(jià)格為1280×5=6400元
人機(jī)界面一臺(tái)價(jià)格為12000元
總計(jì)價(jià)格為：26800元


四>、控制結(jié)構(gòu)圖

控制結(jié)構(gòu)圖

五>、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

4#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
六>、系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)
1．所有的風(fēng)機(jī)控制和電磁閥以及拖車都是由PLC的開關(guān)量控制。
下面是排煙風(fēng)機(jī)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(tái)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(jīng)過PID調(diào)節(jié)輸出（4-20mA給執(zhí)行器和變頻器），控制執(zhí)行器與變頻器從而控制窯爐的溫度；
下面是其中一路PID輸出控制執(zhí)行器的梯形圖程序：







4．所有的控制設(shè)備組成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)CAN總線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)由CANSET軟件來實(shí)現(xiàn),它是圖形化界面的軟件,設(shè)置起來十分簡便,并且在PLC的梯形圖中除了地址和主從站外無須再對其他相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，在一定程度上簡化程序設(shè)計(jì)的工作量。CANSET軟件能很輕松方便的完成通訊設(shè)置。設(shè)置內(nèi)容包括：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備總數(shù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備地址、網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)的內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊速度等。它還能根據(jù)用戶的需要，靈活設(shè)置每個(gè)設(shè)備的任務(wù)級(jí)別，以保證網(wǎng)絡(luò)資源的合理分配。處于下層網(wǎng)絡(luò)的AD，以及從站PLC設(shè)備，遵循CANBUS協(xié)議的接口，能很方便的聯(lián)入CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)成系統(tǒng)的主體。（CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)線在300米以內(nèi)都為最佳傳輸距離）

5．相關(guān)信息通過RS485網(wǎng)絡(luò)傳到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)只作信息管理用，不參與控制。
在計(jì)算機(jī)中包含有：現(xiàn)場模擬圖、溫度實(shí)時(shí)曲線圖、控制設(shè)定曲線圖、歷史趨勢曲線圖、并完成報(bào)表打印功能。其中在計(jì)算機(jī)中的各個(gè)曲線圖每隔2分鐘自動(dòng)保存一次。

七、 人機(jī)界面操作說明

主畫面由四部份組成，上面是日期時(shí)間顯示與警報(bào)走馬燈及中英文切