PLC及特殊功能模塊在玻璃熔窯自控中的應用

　　1、系統概述
　　
　　玻璃熔窯各參數的穩定運行非常重要，它直接影響到玻璃的產量和質量。在玻璃生產過程中對窯壓和溫度的穩定有嚴格的要求，同時窯壓和溫度的寫急定又涉及到其它環節和參數，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。要想實現這些參數的穩定，并且達到較好地配合有不同的方法可以實現。隨著微電子技術的發展，PLC產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進行自動控制，包括前面提到的各種參數、熔窯的換向控制以及通過PLC和變頻器的通訊實現對變頻器輸出頻率的控制。系統投入使用以來運行狀況良好。
　　
　　2、系統構成
　　
　　本系統上位機部分選用一臺上位機配以FIX軟件包，PLC部分選用品牌的PLC，它具有成本低、運行可靠、功能較強的特點。執行機構主要有變頻器、電磁閥、薄膜調節閥、三相異步電動機等。
　　
　　3、PLC實現的功能
　　
　　本系統大致可以分為三個部分；1、PID調節部分，2、熔窯的換向系統，3、PLC和變頻器的通訊部分。其中PID調節部分包括油壓、油溫、油流（1-6號）、霧化介質、窯壓等參數的控制。
　　
　　3.1PlD調節部分
　　
　　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，實現了高速PID控制。2、數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。3、多種輸出規格可供選擇。4、八組數據設置，八個數值（如設定點（SP）和報警設置值）可以預置在八個數據組中。5、可以用數據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定的PID控制。7、可以用PLC程序輸入和檢索數據。同時我們通過PLC的程序實現雙PID控制，從而實現了窯壓和油流的穩定運行。
　　
　　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，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/自動三種狀態之間無擾動切換。
　　
　　3.3PLC與變頻器的通訊（現場總線DeviceNet）
　　
　　現場總線是近年來進入工業現場控制領域的一項*的技術，在本項目中我們采用了DeviceNet開放式的現場總線來實現PLC與變頻器之間的通訊。DeviceNet有很多特點；1、它為開放式現場總線網絡，符合DeviceNet總線標準的國內外各生產廠商的機器均可連接。2、它支持廣泛的數據處理操作，從通常的ON/OFF數據處理到條形碼讀入器的數據位操作。3、DeviceNet保證了波特率為125kbps，節點間zui大500m的數據傳輸距離，因而在較長的生產線上應用簡單方便。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，從而實現節能或調速的要求。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中，在精度要求較高的系統中，模擬量信號還易受干擾，造成系統的不穩定，而我們采用通訊的方式來控制變頻器的輸出頻率，是一種純數字化的控制，即數字的處理采用數字化處理，傳輸是純數字化的傳輸，精度很高，這就能夠使變頻器的輸出頻率非常穩定。同時還可以把變頻器的運行狀態，故障信息在上位機上顯示出來。
　　
　　4、結束語
　　
　　該系統應用于某玻璃生產線后運行穩定，也降低操作者的勞動強度，受到生產分廠的好評。由于該系統在改造前，油流量的控制一直不能技入自動，長期處于手動控制狀態，需要很頻繁地調節流量閥的開度大小，工作量很大。改造后能*實現自動控制。而且該系統的操作也非常方便，凡是需要修改的參數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控制回路的參數值等。另外，該系統價格低，投資少，降低了產品成本，效益顯著。