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PLC系統(tǒng)及特殊功能模塊在玻璃熔窯自控中的應用

來源: 2008/2/27 0:00:00

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    1、系統(tǒng)概述

    玻璃熔窯各參數(shù)的穩(wěn)定運行非常重要,它直接影響到玻璃的產量和質量。在玻璃生產過程中對窯壓和溫度的穩(wěn)定有嚴格的要求,同時窯壓和溫度的寫急定又涉及到其它環(huán)節(jié)和參數(shù),比如燃油的壓力和溫度,霧化介質的壓力以及換向過程等等。要想實現(xiàn)這些參數(shù)的穩(wěn)定,并且達到較好地配合有不同的方法可以實現(xiàn)。隨著微電子技術的發(fā)展,PLC產品在其功能和性能指標上都大大地豐富和完善,因此,我們就應用PLC的一些特殊功能模塊和一些普通的I/O模塊對玻璃熔窯的各個參數(shù)進行自動控制,包括前面提到的各種參數(shù)、熔窯的換向控制以及通過PLC和變頻器的通訊實現(xiàn)對變頻器輸出頻率的控制。系統(tǒng)投入使用以來運行狀況良好。

    2、系統(tǒng)構成

    本系統(tǒng)上位機部分選用一臺上位機配以FIX軟件包,PLC部分選用知名品牌的PLC,它具有成本低、運行可靠、功能較強的特點。執(zhí)行機構主要有變頻器、電磁閥、薄膜調節(jié)閥、三相異步電動機等。

    3、PLC實現(xiàn)的功能

    本系統(tǒng)大致可以分為三個部分;1、PID調節(jié)部分,2、熔窯的換向系統(tǒng),3、PLC和變頻器的通訊部分。其中PID調節(jié)部分包括油壓、油溫、油流(1-6號)、霧化介質、窯壓等參數(shù)的控制。

    3.1PlD調節(jié)部分

    PID控制主要通過PID控制單元,該單元主要有以下特性;1、l00ms高速采樣周期,實現(xiàn)了高速PID控制。2、數(shù)字濾波器衰減輸入噪音,控制輸入意外干擾,使PID控制成為有效的快速響應系統(tǒng)。3、多種輸出規(guī)格可供選擇。4、八組數(shù)據(jù)設置,八個數(shù)值(如設定點(SP)和啟動緊急信號設置值)可以預置在八個數(shù)據(jù)組中。5、可以用數(shù)據(jù)設定器輸入和顯示當前值。6、先行PID控制,利用先行PID控制器及自動調諧的特性獲得穩(wěn)定的PID控制。7、可以用PLC程序輸入和檢索數(shù)據(jù)。同時我們通過PLC的程序實現(xiàn)雙PID控制,從而實現(xiàn)了窯壓和油流的穩(wěn)定運行。

    PID控制可以分為本地控制和遠程控制兩種模式,遠程控制即通過PLC實現(xiàn)的控制,又有自動和手動兩種方式,自動控制即由PLC進行全自動控制,不需要進行人工干預。手動控制即在上位機上給定一個閥位輸出值,通過PLC對閥位進行控制。在正常情況下都是在遠程控制模式下的自動狀態(tài)進行,并且每個PID控制回路的SV值、PV值、OUT值都可以在上位機上用棒圖顯示出來,非常直觀。

    同時在上位機上可以很方便地修改油溫、油壓、油流、霧化介質、窯壓等每個控制回路的PID參數(shù),如設定值(SV)、“P”值、“I”值、“D”值,并且操作界面非常友好,操作方便。

    3.2熔窯的換向部分

    熔窯的換向分為手動、半自動、和自動三種方式,手動即在控制柜上進行操作;半自動和自動都是通過PLC進行控制的,正常情況下都是在全自動換向狀態(tài)下運行,不需要進行人工干預,只要在上位機上設定換向時間,PLC就會按給定的時間進行自動換向。并且PLC能自動地識別方向,在上位機上顯示。同時還能保證在于動/半自動/自動三種狀態(tài)之間無擾動切換。

    3.3PLC與變頻器的通訊  

    現(xiàn)場總線是近年來進入工業(yè)現(xiàn)場控制領域的一項先進的技術,在本項目中我們采用了DeviceNet公開式的現(xiàn)場總線來實現(xiàn)PLC與變頻器之間的通訊。DeviceNet有很多特點;1、它為公開式現(xiàn)場總線網(wǎng)絡,符合DeviceNet總線標準的國內外各生產廠商的機器均可連接。2、它支持廣泛的數(shù)據(jù)處理操作,從通常的ON/OFF數(shù)據(jù)處理到條形碼讀入器的數(shù)據(jù)位操作。3、DeviceNet保證了波特率為125kbps,節(jié)點間非常大500m的數(shù)據(jù)傳輸距離,因而在較長的生產線上應用簡單方便。當采用某種PLC機型時它可以使用多達2048個I/O點和63個從站。過去我們都是利用一個模擬量信號(4-2OmA或0-10v)來控制變頻器的輸出頻率,從而實現(xiàn)節(jié)能或調速的要求。但是模擬量信號不是4-20mA的電流信號或者是0-l0v的電壓信號,即使采用數(shù)字化處理,但在傳輸過程中仍然是以模擬量信號進行傳輸,容易受到干擾,同時模擬量信號精度較低,只能用于精度要求不高的系統(tǒng)中,在精度要求較高的系統(tǒng)中,模擬量信號還易受干擾,造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定,而我們采用通訊的方式來控制變頻器的輸出頻率,是一種純數(shù)字化的控制,即數(shù)字的處理采用數(shù)字化處理,傳輸是純數(shù)字化的傳輸,精度很高,這就能夠使變頻器的輸出頻率非常穩(wěn)定。同時還可以把變頻器的運行狀態(tài),故障信息在上位機上顯示出來。

    4、結束語

    該系統(tǒng)應用于某玻璃生產線后運行穩(wěn)定,也降低操作者的勞動強度,受到生產分廠的好評。由于該系統(tǒng)在改造前,油流量的控制一直不能技入自動,長期處于手動控制狀態(tài),需要很頻繁地調節(jié)流量閥的開度大小,工作量很大。改造后能完全實現(xiàn)自動控制。而且該系統(tǒng)的操作也非常方便,凡是需要修改的參數(shù)都可以在上位機上直接輸入,如變頻器的起/停、基準頻率、每個PID控制回路的參數(shù)值等。另外,該系統(tǒng)價格低,投入資金少,降低了產品成本,效益顯著。

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