基于PLC的推板式电窑控制系统的设计.doc

基于PLC的推板式电窑控制系统的设计 第40卷第4期 2007年8月 江苏陶瓷 JiangsuCeramics Vo1.40,No.4 August,200733 基于PLC的推板式电窑控制系统的设计 文林莉.杨兴 (景傀镇陶瓷学院,景德镇333403) 摘要文中设计了一套适用于电子陶瓷生产的推板式电窑的控制系统.介绍了温 度控制及PLC的工作原理及特点. 关键词推板式电窑;PLC;温度控制;智能仪表 O弓I吾 电窑一个突出的优点是不会因为燃料在燃烧过 程中产生的气氛影响制品的质量.这点在电子元器 件的生产中得到了广泛的应用.电子元件是电子技 术应用的基础,而电子元件中,基于陶瓷材料的元件 占有重要的地位.装置瓷,瓷基体,陶瓷电容器,陶瓷 滤波器,微波陶瓷,陶瓷类敏感元件等无不属于电子 陶瓷.因此,电子陶瓷有着极其广阔的前景.在电子 陶瓷的生产中,烧成是最关键的工序之一.烧成工艺 直接决定着电子陶瓷的性能与成品率.因此具有优 异性能的烧成设备,在电子陶瓷生产中就具有举足 轻重的地位. 1温度控制设计 1.1智能仪表的选型 智能仪表温度智能测控系统采用数字PID自动 控制的方法进行,属于闭环型过程控制.它具有高性 价格比的优势.通过对主要干扰信号特性的分析,采 用适当的滤波算法,智能仪表可抑制各种干扰(例如 低频干扰,脉冲干扰等)的影响;实现各种复杂运算, 对测量数据进行整理和加工处理,以及实现PID及 各种复杂控制规律.它将实时温度由传感器和加 转换器实时采集,并可数字(或指针)显示,打印记 录,声光报警,然后再通过D,A转换器或并行接口 输出控制信号,控制执行机构动作,进行调节和控 制.为了及时了解电窑的运行情况和便于考核复核, 系统设置了电压表和电流表.控制框图如图1所示. 围1控制原理方框图 收稿日期:2007-04一ll 1.2温度曲线 采用智能仪表对电窑的温度进行控制,而电窑的 温度控制根据工艺要求不同而有所变化,但大体上 可归纳为以下几个过程: (1)自由升温段:即根据电阻炉自身的条件,不对 升温速度进行控制的升温过程. (2)恒速升温段:即要求炉温上升的Ⅵ速度按某 一 斜率进行. (3)保温段:即要求在某一过程中炉温基本保持 不变. (4)恒速降温段:即要求炉温下降的速度按某一 斜率进行. (5)自由降温段:即根据电阻炉自身的条件,不对 降温速度进行控制的降温过程. 经过多方比较智能仪表选择型号为XMTG6oo0 系列温度控制器5台,该系列仪表适用于配合热电 偶,热电阻,霍尔变送器,电阻远传压力表及各种流 量压力液位变送器进行各种物理参数的测量显示与 控制. T l 13.5171819.5L/h 图2电子陶瓷烧成的工艺曲线 2传动系统设计 推板式电窑传动系统选用PLC来控制,这种控 制方式的特点是:高可靠性,输入输出电路一律采用 34江苏陶瓷JiangsuCeramics2007年8月第40卷第4期 光电隔离.内部采用电磁屏蔽从而能够适应各种恶 劣环境;编程方便,易于使用;体积小巧,安装调试方 便,使设计加工周期大大缩短.非常适用于工业自动 化控制.逻辑顺序控制台是传统继电器控制系统的 最佳替代品.故采用PLC的控制系统是推进系统的 用户首选控制方案,推板实行循环运作,占地面积 小,自动化程度高.推板循环系统如图3所示. 【 _I —————— ——▲ 图3推板循环系统 2.1可编程控制器(PLC)的功能及特点 1),用计算机代替继电器控制盘. 2),用程序代替硬件接线. 3),输入,输出电平可与外部装置直接相连. 4),结构易于扩展. 5),维修方便,采用插件式结构. 6),数据可直接接送入管理计算机. 7),成本可与继电控制盘竞争. 8),输入可为市电. 9),输出可为市电,要求2倍以上,可直接驱动 电磁阀,接触器等;扩展时原系统变更最少. 这些优点使得PLC的应用范围极为广泛,可以 说只要工厂有控制要求,就会有PLC的应用.PLC 的这些优点都是复杂的计算机控制系统,但如果产 品开发到一定的智能化,自动化程度,还是应该选用 性能更优,控制质量更高,安全度更好的计算机控制 系统.这里选用型号为FX2N一16MR的可编程继电 器(PLC),其I/O接口总数为16个. 2.2梯形 图4梯形图 表1输入输出口介绍 类别器件号作用 XO Xl x2 输人, X4 X5 启动 停止 行程点l岸孔窑段 行程点2 行程点3 行程点4 Yl 输出Y2 Y3 Y4 3节能措施 M1.电动机1 M2,电动机2 M3,电动机3 M4,电动机4 空气气氛的推板窑一般炉口都是敞开的,这就造 成炉口的散热.入口处的散热一般看作是能量损失, 尤其是在炉口较大,预热段较短的情况下,散热损失 还比较大.而这点又往往被设计者所忽视.散热的形