PLC及特殊功能模塊在玻璃熔窯自控中的應用

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(chǎn)量和質量。在玻璃生產(chǎn)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(chǎn)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。

系統(tǒng)構成框圖如圖所示：

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。

3.1 PlD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）和報警設置值）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Device Net ）

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Device Net開放式的現(xiàn)場總線來實現(xiàn)PLC與變頻器之間的通訊。Device Net有很多特點；1、它為開放式現(xiàn)場總線網(wǎng)絡，符合Device Net總線標準的國內外各生產(chǎn)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、Device Net保證了波特率為125kbps，節(jié)點間最大500m的數(shù)據(jù)傳輸距離，因而在較長的生產(chǎn)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。但是模擬量信號不管是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(chǎn)線后運行穩(wěn)定，也降低操作者的勞動強度，受到生產(chǎn)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，投資少，降低了產(chǎn)品成本，效益顯著