PLC系統(tǒng)及特殊功能模塊在玻璃熔窯自控中的應(yīng)用

    1、系統(tǒng)概述

    玻璃熔窯各參數(shù)的穩(wěn)定運(yùn)行非常重要，它直接影響到玻璃的產(chǎn)量和質(zhì)量。在玻璃生產(chǎn)過程中對(duì)窯壓和溫度的穩(wěn)定有嚴(yán)格的要求，同時(shí)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(zhì)的壓力以及換向過程等等。要想實(shí)現(xiàn)這些參數(shù)的穩(wěn)定，并且達(dá)到較好地配合有不同的方法可以實(shí)現(xiàn)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品在其功能和性能指標(biāo)上都大大地豐富和完善，因此，我們就應(yīng)用PLC的一些特殊功能模塊和一些普通的I/O模塊對(duì)玻璃熔窯的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器輸出頻率的控制。系統(tǒng)投入使用以來運(yùn)行狀況良好。

    2、系統(tǒng)構(gòu)成

    本系統(tǒng)上位機(jī)部分選用一臺(tái)上位機(jī)配以FIX軟件包，PLC部分選用知名品牌的PLC，它具有成本低、運(yùn)行可靠、功能較強(qiáng)的特點(diǎn)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有變頻器、電磁閥、薄膜調(diào)節(jié)閥、三相異步電動(dòng)機(jī)等。

    3、PLC實(shí)現(xiàn)的功能

    本系統(tǒng)大致可以分為三個(gè)部分；1、PID調(diào)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(diào)節(jié)部分包括油壓、油溫、油流（1-6號(hào)）、霧化介質(zhì)、窯壓等參數(shù)的控制。

    3.1PlD調(diào)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(shí)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(yīng)系統(tǒng)。3、多種輸出規(guī)格可供選擇。4、八組數(shù)據(jù)設(shè)置，八個(gè)數(shù)值（如設(shè)定點(diǎn)（SP）和啟動(dòng)緊急信號(hào)設(shè)置值）可以預(yù)置在八個(gè)數(shù)據(jù)組中。5、可以用數(shù)據(jù)設(shè)定器輸入和顯示當(dāng)前值。6、先行PID控制，利用先行PID控制器及自動(dòng)調(diào)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(shí)我們通過PLC的程序?qū)崿F(xiàn)雙PID控制，從而實(shí)現(xiàn)了窯壓和油流的穩(wěn)定運(yùn)行。

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

    同時(shí)在上位機(jī)上可以很方便地修改油溫、油壓、油流、霧化介質(zhì)、窯壓等每個(gè)控制回路的PID參數(shù)，如設(shè)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(dòng)、半自動(dòng)、和自動(dòng)三種方式，手動(dòng)即在控制柜上進(jìn)行操作；半自動(dòng)和自動(dòng)都是通過PLC進(jìn)行控制的，正常情況下都是在全自動(dòng)換向狀態(tài)下運(yùn)行，不需要進(jìn)行人工干預(yù)，只要在上位機(jī)上設(shè)定換向時(shí)間，PLC就會(huì)按給定的時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)換向。并且PLC能自動(dòng)地識(shí)別方向，在上位機(jī)上顯示。同時(shí)還能保證在于動(dòng)/半自動(dòng)/自動(dòng)三種狀態(tài)之間無擾動(dòng)切換。

    3.3PLC與變頻器的通訊  

    現(xiàn)場(chǎng)總線是近年來進(jìn)入工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制領(lǐng)域的一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，在本項(xiàng)目中我們采用了DeviceNet公開式的現(xiàn)場(chǎng)總線來實(shí)現(xiàn)PLC與變頻器之間的通訊。DeviceNet有很多特點(diǎn)；1、它為公開式現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，符合DeviceNet總線標(biāo)準(zhǔn)的國內(nèi)外各生產(chǎn)廠商的機(jī)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(diǎn)間非常大500m的數(shù)據(jù)傳輸距離，因而在較長的生產(chǎn)線上應(yīng)用簡(jiǎn)單方便。當(dāng)采用某種PLC機(jī)型時(shí)它可以使用多達(dá)2048個(gè)I/O點(diǎn)和63個(gè)從站。過去我們都是利用一個(gè)模擬量信號(hào)（4-2OmA或0-10v）來控制變頻器的輸出頻率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能或調(diào)速的要求。但是模擬量信號(hào)不管是4-20mA的電流信號(hào)或者是0-l0v的電壓信號(hào)，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(hào)進(jìn)行傳輸，容易受到干擾，同時(shí)模擬量信號(hào)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(hào)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(shí)還可以把變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，故障信息在上位機(jī)上顯示出來。

    4、結(jié)束語

    該系統(tǒng)應(yīng)用于某玻璃生產(chǎn)線后運(yùn)行穩(wěn)定，也降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，受到生產(chǎn)分廠的好評(píng)。由于該系統(tǒng)在改造前，油流量的控制一直不能技入自動(dòng)，長期處于手動(dòng)控制狀態(tài)，需要很頻繁地調(diào)節(jié)流量閥的開度大小，工作量很大。改造后能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jī)上直接輸入，如變頻器的起/停、基準(zhǔn)頻率、每個(gè)PID控制回路的參數(shù)值等。另外，該系統(tǒng)價(jià)格低，投入資金少，降低了產(chǎn)品成本，效益顯著。