摘要：采用CAN總線(xiàn)技術(shù)組建以嵌入式PLC為主站的CAN網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用PID算法，結(jié)合工業(yè)級(jí)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)隧道窯系統(tǒng)的邏輯控制和過(guò)程控制。
關(guān)鍵詞：隧道窯，CAN總線(xiàn)，嵌入式PLC， PID，人機(jī)界面
1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(cè)、壓力的檢測(cè)，溫度的控制、壓力的控制以及其它控制。將CAN總線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用在隧道窯控制系統(tǒng)，可以很好地滿(mǎn)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(hù)使用和操作。下面以河北唐山某陶瓷廠(chǎng)的一條隧道窯為案例，介紹其控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。
2控制對(duì)象
此窯是一條80m長(zhǎng)的燃?xì)馑淼栏G，共有溫度檢測(cè)點(diǎn)20個(gè)（K分度12個(gè)，S分度8個(gè)），其中10個(gè)溫度點(diǎn)受控，壓力檢測(cè)點(diǎn)2個(gè)，10個(gè)燃?xì)鈭?zhí)行器，10只燒嘴火焰檢測(cè)，風(fēng)機(jī)有：排煙風(fēng)機(jī)2臺(tái)（一用一備）、助燃風(fēng)機(jī)2臺(tái)（一用一備）、急冷風(fēng)機(jī)2臺(tái)（一用一備）、緩冷風(fēng)機(jī)2臺(tái)（一用一備）、抽熱風(fēng)機(jī)2臺(tái)（一用一備）、窯頭窯尾氣幕風(fēng)機(jī)各1臺(tái)。10點(diǎn)溫度控制是通過(guò)控制執(zhí)行器閥位大小，改變?nèi)剂献⑷攵嗌伲瑥亩箿囟确�(wěn)定。2點(diǎn)壓力控制通過(guò)調(diào)節(jié)排煙風(fēng)機(jī)和急冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制，即通過(guò)調(diào)節(jié)排煙和急冷變頻器頻率來(lái)控制壓力。此外還有風(fēng)機(jī)連鎖，燒嘴熄火報(bào)警及各類(lèi)故障報(bào)警。
3窯爐控制系統(tǒng)的組成
本控制系統(tǒng)由3臺(tái)嵌入式PLC（EASY-M2416R）、2臺(tái)CAN-AD1216、1臺(tái)CAN-AD1208、1臺(tái)CAN-DA1208等部分組成。其中，嵌入式PLC用于邏輯開(kāi)關(guān)量的控制，PID運(yùn)算，以及通過(guò)CAN總線(xiàn)與下級(jí)的模塊進(jìn)行通訊；溫度采集模塊CAN-AD1216用來(lái)完成20點(diǎn)溫度模擬量的采集；壓力采集模塊CAN-AD1208用來(lái)采集2點(diǎn)壓力信號(hào)；模擬量輸出模塊CAN-DA1208用來(lái)控制風(fēng)機(jī)變頻器。
下面為系統(tǒng)框架圖：
作為本系統(tǒng)的控制核心嵌入式PLC Easy-AD1216，下層網(wǎng)絡(luò)采用CAN總線(xiàn)來(lái)進(jìn)行通訊，對(duì)上分別用RS0口與HMI（人機(jī)界面），RS1口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。其特點(diǎn)如下：
3.1 有比較強(qiáng)大的通訊功能：
一路CAN總線(xiàn)接口在應(yīng)用層作了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，凡遵循該標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線(xiàn)設(shè)備，可以通過(guò)CANSET軟件設(shè)置CAN網(wǎng)絡(luò)配置文件，下載固化到EASY-M2416R中，就可以把該設(shè)備映射到CAN網(wǎng)絡(luò)中。CAN總線(xiàn)由于具有良好的實(shí)時(shí)性、可靠性、抗干擾能力及檢錯(cuò)能力，所以在一些條件比較苛刻的場(chǎng)合里廣泛應(yīng)用。
另外，串行口 RS0可用于梯形圖程序及上位機(jī)的監(jiān)控，還可以與人機(jī)界面通訊；串行口RS1可用于下載CANSET軟件生成的CAN網(wǎng)絡(luò)配置文件，還可以通過(guò)RS485網(wǎng)絡(luò)連接第三方設(shè)備，如PC、三菱PLC。由于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)都是獨(dú)立的，同個(gè)PLC在連接多個(gè)模式的網(wǎng)絡(luò)也不會(huì)受影響。
3.2有和三菱相當(dāng)?shù)倪\(yùn)算速度和幾乎完全兼容的開(kāi)發(fā)環(huán)境：
經(jīng)過(guò)測(cè)試，基本指令的運(yùn)算速度在0.5u/步以下，和三菱FX2系列的PLC相當(dāng)，這對(duì)于控制要求不是很高的用戶(hù)來(lái)說(shuō)已是足夠了。它的梯形圖以及指令和三菱PLC的也是完全兼容，并且都能在三菱編程軟件里很好的運(yùn)行。這對(duì)于使用過(guò)三菱PLC的用戶(hù)來(lái)說(shuō)減輕了很多的困難。
3.3獨(dú)立開(kāi)發(fā)的CAN總線(xiàn)互聯(lián)CANSET軟件：
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(hù)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和DA，以及Easy-M2416R設(shè)備，遵循CANBUS協(xié)議的接口，能很方便地連入CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，成為系統(tǒng)的一部分。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號(hào)
