PLC和觸摸屏在低封爐控制系統的應用

　　摘要：主要介紹了PLC和觸摸屏在低封爐控制系統的應用，著重介紹了PLC控制系統的硬件配置，以及軟件設計思想和程序結構，并介紹了利用GP577R觸摸屏實現上位監控的功能。
　　　　
　　1、引言
　　
　　低封爐是CRT生產過程中重要環節之一，主要用于通過焙燒使屏錐封接。它一般包括爐體、驅動裝置、置換裝置及爐上欄桿踏臺等幾部分。爐體包括爐本體、網帶導軌、RC風機以及加熱器等幾部分。爐本體由碳素鋼及不銹鋼組成，內填保溫棉，循環風道由不銹鋼內腔板組成。RC風機起攪拌作用,使爐內溫度均勻性好。加熱器由電熱絲和不銹鋼框架組成，起到恒溫作用。驅動部設有自動張緊裝置及網帶跑偏調節機構，主要是通過變頻器實現網帶速度連續可調，使工件在爐體內勻速移動。
　　
　　下面以BMCC5L低封爐延長為例說明其控制系統部分的實現，它主要包括低壓受電柜，3個加熱柜和溫控柜。其工作原理是：低壓受電柜提供爐上風機、熱絲等電源，通過溫控柜內的控溫器設定溫度，用控溫器的輸出控制加熱柜中的電力調整器，調整器的輸出控制加熱器，調整爐體溫度,達到工藝要求溫度。在溫度控制柜內有一套PLC系統和觸摸屏，實現整個系統自動開機，自動關機，故障隨時報警等功能，達到實時監控的作用。本系統主要是完成14個加熱區的加熱絲、RC風機、排風機、冷風機以及后8個區冷卻閥的控制。
　　
　　2、控制系統硬件配置

　　　　
　　本系統共有260點：數字量輸入162點，數字量輸出98點。控制系統采用OMRON公司的C200HG-CPU43，屬于中型PLC，內有RS232通訊口，它能滿足較高性能的要求。基板zui多10個槽，這樣每個槽26點，需要使用32點的模塊，所以輸入選用高密集型的C200H-ID216，輸出選用組2高密度晶體管輸出單元C200H-OD215，由此可知6個輸入模塊，4個輸出模塊。再者在該系統中增加一塊串性通信板C200HW-COM06，通過RS232口與觸摸屏通訊，達到人機交換。在監控方面采用的是digital公司的GP577R-TC41-24VP，實現手動控制和監控報警。其系統硬件配置如下：
　　
　　溫控柜面板上的控溫器控制低封爐爐溫，具有PID調節功能，與加熱柜內的SCR電力調整器配合使用，可實現加熱器的電壓在0～范圍內調節，根據設定溫度與當前溫度的差值，自動調節輸出到加熱器上的電壓值，從而使爐內溫度獲得控制。
　　
　　加熱柜為低封爐的加熱器提供電源，內裝有電力調整器，由溫度控制柜內的溫控來自動調節其輸出功率，達到控溫的目的。該部分別控制新增1～14區加熱。柜中，裝有空氣開關為新增1～14區電力調整器SCR提供電源。SCR調整器上裝有能夠顯示各相電壓，電流大小，輸出功率大小等的顯示面板。此面板還可以顯示出SCR調整器的異常狀態。
　　
　　風機動力部分為低封爐的RC風機，以及排風機、冷風機提供電源，其電源通斷也由空氣開關控制。通過交流接觸器在給定電流范圍內輸出到各風機，控制其運行與停止。
　　
　　3、控制系統軟件設計

　　　　
　　當低封爐總匯流排給電后，受電柜面板上電源指示燈亮，再依次給各加熱柜和溫控柜上電，相對應的指示燈亮。本系統主要是根據溫控柜各按鈕如圖2，通過手動或自動模式完成爐上各區熱絲、風機和冷卻閥的自動啟動和關閉，以及實時監控其狀態，是否有異常情況發生。系統控制流程如圖3所示。　　　　
　　為了節約篇幅在此不再給出梯形圖，下面對流程圖給予解釋。PLC上電后，首先判定各風機是否全開，只有風機全開才能使加熱絲工作。進行模式選擇，主要有自動和手動兩種狀態。在自動模式，按動面板上自動啟動按鈕，自動燈亮，這樣風機自動開移位寄存器運行，各區風機自動逐次開。當所有風機全部工作后，加熱塊1自動啟動，這樣1～5區加熱移位寄存器運行，使得1～5區加熱絲開始工作。隨后加熱塊2自動啟動，6～14區加熱移位寄存器運行，使得6～14區加熱絲開始工作。從而根據工藝要求各區設定溫度進行PID自動調節，直至滿足要求。當需要停止生產時，則要使熱絲和風機停止工作。這樣按動控制柜上自動停止按鈕，這樣各區熱絲逐次停止工作。此時進行自動停計時，時間到自動停止各區風機。
　　
　　在手動模式下，首先按動面板上風機啟動按鈕，使得各區風機逐次開。當所有風機全部正常工作后，再按動面板上的加熱塊1啟動按鈕，1～5區熱絲開始工作。同樣按動加熱塊2啟動按鈕，6～14區熱絲也開始工作。系統穩定后，工件可以進行陪燒。當需要停止時，則要按動加熱塊1停止按鈕，1～5區熱絲開始停止。按動加熱塊2停止按鈕，6～14區熱絲也開始停止加熱。當熱絲全部停下來時，按動風機停止按鈕，則各區風機依次停止運轉。直到下一次啟動。
　　
　　如果在生產過程中工件出現異常情況，按動非常停止按鈕，網帶停止轉動，進行緊急處理。并且任何區熱絲或風機出現異常情況，在控制柜上或觸摸屏上都有對應的顯示，及其相應的聲光報警，通知操作人員。
　　
　　4、監控系統說明
　　
　　本系統使用DIGITAL公司GP577R-TC41-24VP型觸摸屏作為上位監控，可以實時的顯示現場信號、實時報警并對控制點進行控制。監控系統由5個窗口組成：系統主畫面窗口、加熱區RC風機運轉畫面、加熱區熱絲運轉畫面、冷卻閥運轉畫面、設備故障履歷畫面。五個窗口之間建立了鏈接，通過窗口中的按鈕進行切換，并與PLC建立變量之間連接，通過觸摸屏實時顯示相應的狀態信息，構成系統整體監控。
　　
　　現以系統主畫面為例，說明監控畫面的功能。系統主畫面分為兩個區域：燈部件區域和開關部件區域。燈部件區域在畫面的左部，使用PLC的I/O點作為監控顯示，當這些監控點狀態為ON時，顯示綠色，當為OFF時顯示白色。從而表明原柜和新柜以及網帶當前狀態是在自動狀態還是收動狀態，是運行還是停止，是正常還是異常。開關部件區域主要是作為選擇按鈕，當觸摸這些按鈕是就會切換到相關的頁。異常發生按鈕主要是監控系統是否有異常狀況發生，如有顯示紅色，觸摸可調轉到故障畫面，顯示哪個設備出現何種故障。觸摸冷卻閥按鈕，就會跳轉到冷卻閥運轉畫面，顯示各冷卻閥的開閉狀態，是否故障。觸摸風機手動按鈕，切換到加熱區RC風機運轉畫面，顯示各區風機是否在運行狀態，有無異常情況發生，對應區的風機是開還是關。觸摸加熱手動按鈕，切換到加熱區熱絲運轉畫面，該畫面主要是顯示各區熱絲是否在運行狀態，有無異常情況發生，對應區的熱絲是加熱還是停止。觸摸設備故障履歷按鈕，就會顯示何時發生報警，何時恢復，是否確認。并且在五個窗口中都可以互相切換，方便監控。　　　　
　　5、結束語
　　
　　本系統已投入實際運行，性能穩定可靠，較好滿足工藝要求。PLC作為系統的主控制器在安全可靠性以及網絡互連性方面有其*的*性，觸摸屏人機界面系統在靈活性和友好性有其出色的體現，從而是自動化程度得到進一步提高。但本系統在與其他控制系統通訊方面還存在局限性，通過電纜信號線將原柜和新柜的主要信號相連接信號交換有限，也不能實現與入口控制系統、出口控制系統、置換控制系統進行*通信，不便于操作人員獲得充分信息。解決方法之一可以在各自的PLC模塊中增加LINK單元，實現各PLC之間通訊，更好的完成整個系統的控制。