一种基于IPC+PLC温度控制系统的设计与实现

《一种基于IPC+PLC温度控制系统的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第14卷第4期2000年12月东方电气评论DONGFANGDIANQIPINGLUNVol14No4Dee2000一种基于IPC+PLC温度控制系统的设计与实现东方汽轮机厂秦睛摘要文章介绍一种基于IF'C+PIE的燃天然气热处理炉微机温拄系统的硬件结构和软件设计，论述实现过一系统堪刊的具体问题及解决方法。废系统的J!；f用表明：IPc+PLC足一种开发周期短、成本低、可靠性和准确度高的温控措施，对其它领域的自动控制也具有较高的参考价值。关键词Ⅱ屯PLC物理层面标签变量柔性结构1引言工业PC(Ⅱ)c)在结构设计上，考虑到经受恶劣环境的影响，如：高温、潮湿、振．动、电磁干扰、粉尘

2、等，采用了工业级模块化CPU(包括Watchdogdiner和F1ash／RAM／ROM电子盘)、全钢封闭机箱、箱内正压并加有空气过滤器、缓冲减震构架、开关电源等硬件，保证IPC在商业Pc难以承受的恶劣环境中(0～50℃、相对湿度95％)连续正常运行，有效地防止了EMI(电磁干扰)，解决了系统防静电的屏蔽问题，MTBF(平均无故障时间)至少达50000h，加上能与商业Pc丰富的软硬件资源兼容，因此在化工、冶金、矿山、电力、航空航天、军用等领域内有着广泛的应用。可编程控制器(PLc)是综合了计算机技术、自动化技术与继电器逻辑控制概念而开发的新型工业控制器。由于在控制的司靠性、实

3、时性、编程安装的方便性等方而具有传统继电器无法相比的优越性：微秒级运算收稿日期：2000．06舶速度，大容量存储器，丰富的软元件，在线监控和自诊断，高速计数功能，大量的便利指令及多种特殊功能(模拟控制、定位控制)等，使得PLC在工业控制领域中越来越广泛地被采用。随着Ⅱ)C、PLC技术的不断成熟和通讯、网络技术的发展，可以使得Ⅱ℃和P_Lc互联直接通讯，构成两级分布式控制系统：以PLC为下位机，用做物理层面的控制、采样；以IPc为上位机，用做数据管理、人一机界面。在此基础上还可增加控制对象，联接多个PLC，构成各种PLC工业局域网，实现群控(ClusterContr01)，从而

4、实现功能分散、负载分散、地域分散、危险分散的多计算机系统。它代表了自动控制系统今后的一个发展方向。因此，无论是现在还是将来，以IPC+PLC为基础的控制模式，在工业控制中将具有独特的地位。2IPC+H上温控系统的功能?热处理工艺足汽轮机制造过程中的重要228东方电气评论第14卷工艺之一。由于其工艺流程长，控制要求较高(尤其是核电制造)，给过程控制带来很大的困难。东方汽轮机厂新建的5．5×10113燃天然气热处理炉，采用高速烧嘴并配有手动凋节和仪表控制系统。为了提高整个系统的自动化程度、控制精度和可靠性，确保热处理工件的质量，必须增配一套微机温控系统，并且该系统应具备以下功能。

5、(1)数据处理：包括逻辑处理，模拟量处理，PID运算功能。(2)温度控制：参与温度、压力串级调节。并对各烧嘴进行控制，凋节区域温度。(3)工况监视：显示炉车、炉门及烧嘴燃烧、熄火状态和运行时间，各温度、压力测点的数宁指示。(4)过程记录：实时温度趋势图、历史温度曲线、工艺曲线及其报表的记录、存取和打印。(5)工艺调用：几种常用工艺的调用和现场随机输人功能。(6)控制精度：温控精度≤±5℃。(7)自动报警：断偶、超温报警和自动保护。3系统原理和硬件设计热处理炉的供气、燃烧系统采用了高速烧嘴，无法实现燃烧的连续凋节。研究人员拟用脉宽调制输出的手段来实现温度的控制，即输出设定占空比

6、的脉冲序列调节大小火时间，由实际温度与目标温度的偏差计算出一凋节值，此值经过转换后作为设定脉宽(SI)，即大火时间。丽脉冲周期(s2)则根据炉膛所处的不同温度段或不同的工艺时段(如升温段、保温段)进行给定(如图1)，使炉膛或热处理上件的热量交换受到控制：热量交换为正时温度上升；热量交换平衡时保温；热量交换为负时温度下降。当然，升温和降温的速度同样是受此脉冲序列控制的。图1可靠的硬件是系统稳定运行的保证。为了缩短开发周期，该系统尽可能选用市场上的成型产品，减少开发工作量。另外考虑到以后的系统扩展，设计时十分注重增强开发环境及系统兼容性的实现。根据系统具有控制、管理、监控等多项任

7、务的要求，结构上采用[PC+PLC两级分布式计算机结构。系统功能可以分成若于独立任务，系统中无论硬件、软件都可按功能分散处理。上位机部分以台湾研华生产的IPC586／166为主机，内置16MRAM。IG硬盘，一个3．5”软驱．配以SAMSUNG17”彩色显示器。它完成参数设置、工况监视、趋势显示、信息查询、工艺调用、各种曲线和报表的记录打印等功能。下位机部分主要有日本三菱Fx2系列PLC，包括5个Fx2—4AD—TC四通道热电偶温度传感器模拟量输入模块，一个Fx2—4DA12位四通道模拟量输入模块，一个