6ES7223-1BL22-0XA8传授代理
摘要：主要介绍了PLC和触摸屏在低封炉控制系统的应用，着重介绍了PLC控制系统的硬件配置，以及软件设计思想和程序结构，并介绍了利用GP577R触摸屏实现上位监控的功能。
关键词：低封炉 PLC 触摸屏
1引言
低封炉是CRT生产过程中重要环节之一，主要用于通过焙烧使屏锥封接。它一般包括炉体、驱动装置、置换装置及炉上栏杆踏台等几部分。炉体包括炉本体、网带导轨、RC风机以及加热器等几部分。炉本体由优质碳素钢及不锈钢组成，内填保温棉，循环风道由不锈钢内腔板组成。RC风机起搅拌作用,使炉内温度均匀性好。加热器由优质电热丝和不锈钢框架组成，起到恒温作用。驱动部设有自动张紧装置及网带跑偏调节机构，主要是通过变频器实现网带速度连续可调，使工件在炉体内匀速移动。
下面以BMCC5L低封炉延长为例说明其控制系统部分的实现，它主要包括低压受电柜，3个加热柜和温控柜。其工作原理是：低压受电柜提供炉上风机、热丝等电源，通过温控柜内的控温器设定温度，用控温器的输出控制加热柜中的电力调整器，调整器的输出控制加热器，调整炉体温度,达到工艺要求温度。在温度控制柜内有一套PLC系统和触摸屏，实现整个系统自动开机，自动关机，故障随时报警等功能，达到实时监控的作用。本系统主要是完成14个加热区的加热丝、RC风机、排风机、冷风机以及后8个区冷却阀的控制。
2控制系统硬件配置
图1 系统硬件配置框图
本系统共有260点：数字量输入162点，数字量输出98点。控制系统采用OMRON公司的C200HG-CPU43，属于中型PLC，内有RS232通讯口，它能满足较高性能的要求。基板多10个槽，这样每个槽26点，需要使用32点的模块，输入选用高密集型的C200H-ID216，输出选用组2高密度晶体管输出单元C200H-OD215，由此可知6个输入模块，4个输出模块。在该系统中增加一块串性通信板C200HW-COM06，通过RS232口与触摸屏通讯，达到人机交换。在监控方面采用的是digital公司的GP577R-TC41-24VP，实现手动控制和监控报警。其系统硬件配置如下：
温控柜面板上的控温器控制低封炉炉温，具有PID调节功能，与加热柜内的SCR电力调整器配合使用，可实现加热器的电压在0～范围内调节，根据设定温度与当前温度的差值，自动调节输出到加热器上的电压值，从而使炉内温度获得jingque控制。
加热柜为低封炉的加热器提供电源，内装有电力调整器，由温度控制柜内的温控来自动调节其输出功率，达到控温的目的。该部分别控制新增1～14区加热。柜中，装有空气开关为新增1～14区电力调整器SCR提供电源。SCR调整器上装有能够显示各相电压，电流大小，输出功率大小等的显示面板。此面板还可以显示出SCR调整器的异常状态。
风机动力部分为低封炉的RC风机，以及排风机、冷风机提供电源，其电源通断也由空气开关控制。通过交流接触器在给定电流范围内输出到各风机，控制其运行与停止。
3控制系统软件设计
图2 温控柜各控制按钮
当低封炉总汇流排给电后，受电柜面板上电源指示灯亮，再依次给各加热柜和温控柜上电，相对应的指示灯亮。本系统主要是根据温控柜各按钮如图2，通过手动或自动模式完成炉上各区热丝、风机和冷却阀的自动启动和关闭，以及实时监控其状态，是否有异常情况发生。系统控制流程如图3所示。
图3 系统控制流程图
为了节约篇幅在此不再给出梯形图，下面对流程图给予解释。PLC上电后，判定各风机是否全开，只有风机全开才能使加热丝工作。进行模式选择，主要有自动和手动两种状态。在自动模式，按动面板上自动启动按钮，自动灯亮，这样风机自动开移位寄存器运行，各区风机自动逐次开。当所有风机全部工作后，加热块1自动启动，这样1～5区加热移位寄存器运行，使得1～5区加热丝开始工作。随后加热块2自动启动，6～14区加热移位寄存器运行，使得6～14区加热丝开始工作。从而根据工艺要求各区设定温度进行PID自动调节，直至满足要求。当需要停止生产时，则要使热丝和风机停止工作。这样按动控制柜上自动停止按钮，这样各区热丝逐次停止工作。此时进行自动停计时，时间到自动停止各区风机。
在手动模式下，按动面板上风机启动按钮，使得各区风机逐次开。当所有风机全部正常工作后，再按动面板上的加热块1启动按钮，1～5区热丝开始工作。同样按动加热块2启动按钮，6～14区热丝也开始工作。系统稳定后，工件可以进行陪烧。当需要停止时，则要按动加热块1停止按钮，1～5区热丝开始停止。按动加热块2停止按钮，6～14区热丝也开始停止加热。当热丝全部停下来时，按动风机停止按钮，则各区风机依次停止运转。直到下一次启动。
如果在生产过程中工件出现异常情况，按动非常停止按钮，网带停止转动，进行紧急处理。并且任何区热丝或风机出现异常情况，在控制柜上或触摸屏上都有对应的显示，及其相应的声光报警，通知操作人员。
4监控系统说明
本系统使用DIGITAL公司GP577R-TC41-24VP型触摸屏作为上位监控，可以实时的显示现场信号、实时报警并对控制点进行控制。监控系统由5个窗口组成：系统主画面窗口、加热区RC风机运转画面、加热区热丝运转画面、冷却阀运转画面、设备故障履历画面。五个窗口之间建立了链接，通过窗口中的按钮进行切换，并与PLC建立变量之间连接，通过触摸屏实时显示相应的状态信息，构成系统整体监控。
现以系统主画面为例，说明监控画面的功能。系统主画面分为两个区域：灯部件区域和开关部件区域。灯部件区域在画面的左部，使用PLC的I/O点作为监控显示，当这些监控点状态为ON时，显示绿色，当为OFF时显示白色。从而表明原柜和新柜以及网带当前状态是在自动状态还是收动状态，是运行还是停止，是正常还是异常。开关部件区域主要是作为选择按钮，当触摸这些按钮是就会切换到相关的页。异常发生按钮主要是监控系统是否有异常状况发生，如有显示红色，触摸可调转到故障画面，显示哪个设备出现何种故障。触摸冷却阀按钮，就会跳转到冷却阀运转画面，显示各冷却阀的开闭状态，是否故障。触摸风机手动按钮，切换到加热区RC风机运转画面，显示各区风机是否在运行状态，有无异常情况发生，对应区的风机是开还是关。触摸加热手动按钮，切换到加热区热丝运转画面，该画面主要是显示各区热丝是否在运行状态，有无异常情况发生，对应区的热丝是加热还是停止。触摸设备故障履历按钮，就会显示何时发生报警，何时恢复，是否确认。并且在五个窗口中都可以互相切换，方便监控。
5结束语
本系统已投入实际运行，性能稳定可靠，较好满足工艺要求。PLC作为系统的主控制器在安全可靠性以及网络互连性方面有其独特的优越性，触摸屏人机界面系统在灵活性和友好性有其出色的体现，从而是自动化程度得到tigao。但本系统在与其他控制系统通讯方面还存在局限性，通过电缆信号线将原柜和新柜的主要信号相连接信号交换有限，也不能实现与入口控制系统、出口控制系统、置换控制系统进行完全通信，不便于操作人员获得充分信息。解决方法之一可以在各自的PLC模块中增加bbbb单元，实现各PLC之间通讯，更好的完成整个系统的控制。
改革开放以来我国城市集中供热事业迅速发展，促进了城市经济与社会发展，改善了北方地区人民的生活条件。部分城市集中供热管网也存在技术落后、浪费热能、安全事故时有发生等等问题，城市集中供热自动化监控成为城市集中供热的发展趋势。
本文以北京某区供热厂供热系统为例，该供热厂有5台10吨燃煤锅炉供热和1台5吨燃气锅炉，二次系统有9个换热站。
系统控制要求
一次系统监控要求
5台燃煤锅炉供热和1台燃气锅炉的运行设置手动运行和自动运行。
锅炉的各运行参数由PLC实时采集，并且在调度室IPC的机上显示。监控画面要求动态模拟锅炉运行过程。
锅炉自动运行时，必须保证炉膛负压在安全的范围内。炉膛负压可以通过调节鼓风机或者引风机频率来保证。
锅炉自动运行时，必须保证炉内的煤得到充分燃烧，tigao锅炉热效率。炉膛内含氧量可以通过调节鼓风机频率来保证。
当室外温度降低，当前运行的锅炉满负荷运行也不能满足用户需求时，自动增加一台锅炉投入运行。
循环泵根据出回水温差来调节频率，补水泵变频运行来保证锅炉的回水压力。
二次系统监控要求
通过PLC实时采集换热站各运行参数，如：换热器的出水回水温度和压力、回水电动调节阀开度、水泵和电动调节阀运行状态等。
循环泵和补水泵运行频率根据相关温度压力的变化由PLC实现自动调节。
电动调节阀的开度由PLC根据用户的回水温度来自动调节，以达到用户室内温度不低于16℃的要求。
所有换热站的相关运行数据都要在调度室的IPC的监控画面上显示。
由于燃煤锅炉自动运行的控制较为复杂单台锅炉输入/输出量不多，换热站比较多距离调度室较远；控制器选择TrustPLCCTS7-200系列PLC，性价比很高。TrustPLC CTS7-200PLC包含丰富的指令，PID算法指令方便使用；自由口通讯模式可轻易的实现PLC与第三方设备的通讯。
系统描述
该系统控制系统选用TrustPLCCTS7-200系列PLC，上位监控软件选用力控的组态软件PCAuto 3.62。一次系统控制器与上位机由RS485总线的PPI协议实现通讯。二次系统1＃和2＃换热站离调度室比较近，故 TrustPLCCTS7-200PLC与上位机直接使用PPI电缆进行通讯，其他的换热站离调度室约500到3000米，距离较远，上位机采用GPRS通讯方式与PLC进行通讯。
系统网络图如下：
图1一次系统监控
图2二次系统监控
系统特点
城市集中供热实行自动化管理后,改变了以前供热出现意外故障中短而无法极时修复，tigao了工作效率，实现了对各支点管道的实时管理。
为供热调度部门提供了实时、可靠的数据；及时、合理的优化热网的运行，从而使得供热系统始终在佳工况下工作。
无线通讯GPRG网络的应用实现了热网的集中管理，减少了人力，节约成本。
锅炉的自动控制与传统的控制方式相比不仅节省了能源，还达到减少对环境污染的目的
1、引言
某大修厂千吨封头拉深水压机主要用于中厚板、薄板封头热拉深生产。原控制系统以继电器为主控元件，故障率高，维护维修困难,不能实现工艺所必需的压力和liuliang控制，不能进行点动、手动及半自动操作。鉴于原水压动力系统元部件无厂家生产，将系统传动介质改为液压油，改水压机为液压机，并综合应用PLC控制与比例阀、变量泵技术于千吨水压机控制系统改造中，实现无级调定压力和liuliang。通过互锁控制及三地操作，保证了设备安全和操作的方便性。
2、工艺原理分析
在受到液压机原有本体设备格局的束缚、无法对整体框架进行改造的情况下，将压机本体改造为三梁四柱式结构。执行机构包括主缸、tisheng缸、顶出缸和大小压边缸。其中，小压边缸置于活动横梁内，用于压制小于Φ1000mm封头;大压边缸固定于活动横梁前后两侧，用于压制大于Φ1000mm封头。改造后的压机拉深封头的一次工作循环为：动梁上行→上料→压边圈快速下行→主缸充液（快速行程）→主缸加压（工作行程）→动深回程→悬空停止。电磁铁动作表如表1所示。
表1电磁铁动作表
3、PLC电控系统设计
3.1硬件设计与软件实现
系统中所用的断路器、接触器、热继电器、转换开关、按钮、指示灯等控制元件均选用可靠性高、电气寿命长的IEC标准优质产品。泵站、压机、高位油箱上的配线,采用包塑金属软管,并配有软管接头，打有管夹,可防止线缆拔脱和线缆的机械损伤。压力传感器选用电流输出形式，压力传感器至控制台数字面板表的信号传输采用屏蔽信号电缆，克服了信号传输过程中的衰减和干扰，保证面板表显示数据的准确性。
接触器PLC选用西门子公司的模板式可编程控制器，主要模板包括：一块CPU941模板，三块32点输入模板（430），一块16/16点输入/输出模板（482），一块32点输出模板（451），两块16点输出模板（454）。I/O总点数112/80点，实际使用96/74点,留约10%的裕量，以备功能修改时点数扩展。用户程序模块选用EEPROM（375），容量为8K，实际程序量约为6K字节。各输入输出模板的编址见表2所示：
表2各输入输出模板的编址
压机改造后属压机类。除压制封头时，主缸总有一个“保压后卸载”的工艺过程。若卸载过程处理不好，则主缸换向必定产生强烈振动和噪声。传统的方法是采用溢流阀卸荷，难以实现卸荷压力从0-32MPa间的任意变化，卸荷的效果欠佳。而采用比例溢流阀则能满足卸荷压力在0-32MPa间的任意控制和调节，再加上PLC控制后,其卸荷功能会更好。比例电磁铁接线如图1所示。
图1比例电磁铁接线图
应用软件采用模块化结构，其中的组织块（OB）和程序块（PB）及其控制功能如表3所示。
表3模块及控制功能
3.2三地操作
（1）本地操作台即主操作台，对所有电动机进行远程启停操作;加热器加热、停止控制;所有工艺过程进行远程自动操作控制（如主缸、tisheng缸升降,顶出缸顶出、缩回，大小压边缸升降,压制大小封头的工进等）;对设备的运行状态进行集中指示（电动机的运行、停止,各缸的进、退,泵的工作、卸荷等），使设备整体运行状况一目了然;对系统的故障（横梁超上下限，液压系统超压、超高低液位、超高低温等）进行集中声光报警;对主压力、大小压边力、系统压力进行数字显示;对主压力、大小压边力进行远程手动调定;对数字面板表进行定度等。
（2）机旁操作箱，对主缸、tisheng缸、大小压边缸、顶出缸的升降，对大小封头工进进行集中点动操作控制，方便生产过程的上料和卸料。
（3）远地操作台即液压站旁操作箱，对主泵、循环泵、加热器进行本地启停操作控制，本地、远程控制切换，泵的卸荷控制等，方便调试及维修。
4、PLC可靠性保护措施
系统采用多种措施,以保护PLC及其输出点。如每一模板都设一单极自动开关（2A/3A/5A）进行短路保护;当输出点需驱动交流接触器线圈时，经直流中间继电器转换，且接触器线圈两端并联阻容吸收块。454模板单点大输出电流为2A（24VDC）,可直接驱动阀用电磁铁（DC24V/1A），考虑到输出点的保护，电磁铁线圈并接吸收二极管，且串联2A熔断管。
4.1电动机组保护
三台160SCY14-1B型高压变量柱塞泵，加之阀台控制，可以实现对liuliang的无级调节。三泵两用一备进行冗余，由三台75kW电动机驱动，并采用卸荷启动、卸荷停止方式，启动负载较轻。三台电动机采用自动Y-△降压启动方式，一方面tigao了泵和电动机的使用寿命，另一方面可减少对电网的冲击。电动机组、液压站及站旁操作台如图2所示。
图2电动机组、液压站及站旁操作台
4.2机械设备的保护
活动横梁上、下各设两极限位,即上极限位、工作上限位、工作下限位、下极限位。每一极限位采用两个行程开关，进行冗余，分别安装在相对的两立柱上。当活动横梁行进到工作上限位或工作下限位时，就有液压阀回中位，声光报警。若因液压阀卡死而造成活动横梁行进到工作上位或工作下位时不能停止，活动横梁继续上行或下行到达上极限位或下极限位时，停泵保护。加之系统中设置了压力继电器的保护措施，tigao了设备运行的安全性，可避免设备事故的发生。压制过程如图3所示：
图3液压机压制过程
系统设有指示灯故障测试和运行状态报警控制，并采用严格的电气联锁，加之采用了多种编程技巧及三地点操作优先级管理程序组织块保证是误操作也不会发生任何意外事故。
5、结束语
改造后压机可实现液流方向、liuliang及压力的就地、远程控制，实现了点动调模、手动和半自动操作。使该电控系统具有较高的先进性和自动化程度，运行安全可靠，操作简单方便，维护维修性好。自改造后，设备一直运行良好