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1、人机界面和PLC在燃气热处理炉温度控制系统中的应用 摘要:本文论述了人机界面和PLC在燃气热处理炉温度控制系统中的应用,提出了设计原理和设计方案,以及上位机和下位机的软件编程的方法和技巧。 Abstract:Thispaperdiscussestheapplicationofhuman-computerinterfaceandPLCinfurnaceforgasheattreatment,thedesignprinciplesandscheme,andthehostcomputerandlowercomputersoftwareprogrammingmethodsandtechn
2、iquesareputforward. 关键词:人机界面;PLC;燃气热处理炉;温控系统 Keywords:human-computerinterface;PLC;gasheattreatmentfurnace;temperaturecontrolsystem 中图分类号:TP27文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)06-0078-01 1系统组成与工作原理 在传统的燃烧控制方式中,加热炉的加热一般是通过调节燃料和空气的流量使它们按一定的比例混合达到充分燃烧的。也就是说,燃料和空气的变化是连续的。在燃料热值较高的情况下,使用少量的的燃料就可以满足加热工
3、艺的需要,燃料和空气的流量均比较小,输送燃料的管路的截面也较小,如果采用传统的连续控制方式,控制燃料和空气的蝶阀就要做的较小,导致蝶阀工作在非线性死区。而控制系统的响应能力无法满足流量的变化的需要,因此控制的温度误差较大,为了解决这些问题,我们采用数字化的燃烧技术进行加热炉的燃烧控制。 数字化的燃烧技术是通过控制烧嘴的燃烧时序和燃烧的时间来控制炉子的温度,并且每个烧嘴可以进行单独的调节和控制。这种控制方式的动态性能好,控制温度波动小,节约燃料,目前已经得到的广泛的重视和应用。我国自20世纪90年代初开始引进这种新技术,经实际应用验证,效果很好,比传统的控制方式有许多优点,具有很好的
4、推广价值。 2温控系统的软件编程 2.1下位机编程采用SIMATICS7梯形图和语句表编程语言进行编制 2.1.1信号采集和处理。从传感器上通过PLC的模拟量输入模块中得到的数据必须通过量程转换才能变成实际的温度值,通过结构化编程方法把温度、压力等参数转换的编程模块化,由功能块FB1完成;再编写单独的模块FC1,调用FB1根据实际情况分别设定各参数的量程、上下限值等,完成从WORD到实数的转换。 2.1.2温度控制模块的设计。考虑到6个控温区的控制要求一样,可以执行一个工艺曲线,完全可以通过结构化编程方法把6个控温区的编程模块化,通过FC模块封装温控曲线的控制功能,在这里我编
5、写了FC2模块来计算工艺曲线运行时各参数的实际值。温度控制采用FB41功能块PID连续控制方式,通过FC1转换的温度测量值赋值给DB30.DBD10,通过FC2计算的当前工艺设定值赋值给DB30.DBD6,系统运行计算出控制输出的百分比,在这里我们还要编程做一个脉冲控制器,把控制输出的百分比转换成脉冲信号,直接输出驱动阀门的通断。决定控制系统好坏的一个重要指标就是控制精度,而决定控制精度是否达标的最重要的三个参数就是P、I、D,借助于“PID参数设置”工具,可以很方便的调试功能块FB41的参数(背景数据块),也可以在上位机上直接修改背景数据块的数值。 2.1.3炉膛压力控制。对于燃
6、气热处理炉,炉膛压力也是很重要的一个控制参数,要保证不吸冷风不冒火,炉温均匀性好,热损失降到最低。针对现场炉膛压力检测信号变化快和排烟调节阀门执行时间长的实际情况,我采用了自动加手动的控制方式,在PLC上编程实时计算所有烧嘴大、小火的数量,在人机界面预留接口,根据大、小火焰燃烧数量分段设定阀门开度范围,在此范围内采用PID闭环自动调节,输出实际阀门开度。控制结果,调节速度快、稳定性好、可操作性好。 2.1.4DB块的设计。在本系统中,上位机与下位机的联系主要通过读取和改变下位机的DB块来实现,总共有DB2、DB10、DB11、DB12、DB13、DB14、DB15、DB16、DB1
7、7、DB18、DB19、DB20、DB30、DB32、DB34、DB36、DB38、DB40、DB81、DB82、DB83、DB100、DB111二十三个DB块。其中DB2表示工艺曲线的设定和运行参数信息数据块,DB10-DB15表示一至六区温度测量值数据转换调用的背景数据块,DB16示排烟温度测量值数据转换调用的背景数据块,DB17示预热空气温度测量值数据转换调用的背景数据块,DB18表示炉膛压力测量值数据转换调用的背景数据块,DB19表示空气压力测量值
