ＰＬＣ在全自動(dòng)隧道窯上的運(yùn)用

摘要 本文詳細(xì)介紹了PLC在全自動(dòng)隧道窯的主控制、窯頭控制、窯尾控制系統(tǒng)中的運(yùn)用。PLC可以對(duì)窯爐的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、窯車自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、電機(jī)超載及各溫度、壓力故障進(jìn)行有效的控制和報(bào)警。通過(guò)PLC編程電路的控制，可以很方便地實(shí)現(xiàn)整個(gè)窯爐運(yùn)行的安全可靠。

關(guān)鍵詞 輸入口，輸出口，控制，可編程序，報(bào)警

1前 言

控制技術(shù)在電子技術(shù)飛速發(fā)展的過(guò)程中，面對(duì)生產(chǎn)工藝不斷提出的新要求，已從簡(jiǎn)單的設(shè)備控制發(fā)展到復(fù)雜的控制系統(tǒng)、從有觸點(diǎn)的硬接線開(kāi)關(guān)控制發(fā)展到以計(jì)算機(jī)為中心的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)。而可編程序控制器PLC（Programmable Logic Controller）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，它具有高可靠性和靈活性程序控制模塊，主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成，可以完成開(kāi)關(guān)量的、模擬量的邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的中間繼電器控制。可編程控制器在全自動(dòng)隧道窯上，能取代傳統(tǒng)的純繼電器控制方式，具有體積小、能耗低、抗干擾能力強(qiáng)、修改控制程序簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。同時(shí)可使窯爐控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的工作量減小，維修十分方便。

2PLC在全自動(dòng)隧道窯主控系統(tǒng)中的運(yùn)用

圖1為2N64主控制可編程電路的原理圖。

2.1 全自動(dòng)隧道窯主控制部分可完成以下工作：

(1) 完成窯爐上所有的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、停止。

(2) 完成窯爐的風(fēng)機(jī)過(guò)載報(bào)警、燃?xì)猱惓?bào)警、變頻器異常報(bào)警、溫度異常報(bào)警、助燃?jí)毫Ξ惓?bào)警。

(3) 對(duì)有備用風(fēng)機(jī)的電路進(jìn)行互鎖、對(duì)主燃?xì)怆姶砰y進(jìn)行聯(lián)鎖程序控制。

2.2 I/O輸入輸出接口的分配

(1) 輸入接口：SB1～SB26為各種風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、停止按鈕，分別對(duì)應(yīng)編程器輸入口中的X0～31，X32～37為各報(bào)警電路輸入。

(2) 輸出接口：編程器輸出口Y0～17分別對(duì)應(yīng)控制各風(fēng)機(jī)電路部分、輸出口Y20對(duì)應(yīng)控制電磁總閥，Y22～23對(duì)應(yīng)控制各種報(bào)警電路部分。

2.3 主控制系統(tǒng)的要求

（1）所有的風(fēng)機(jī)、電機(jī)不能超載，溫度、壓力不能超限，否則報(bào)警。

（2） 所有的變頻器無(wú)異常，否則報(bào)警。

（3） 燃?xì)饪傠姶砰y與排煙風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，必須在排煙風(fēng)機(jī)和助燃風(fēng)機(jī)全部啟動(dòng)后，才能開(kāi)啟燃?xì)饪傞y。

（4） 運(yùn)行的風(fēng)機(jī)和備用風(fēng)機(jī)必須互鎖，防止誤操作。

（5） KM7和KM8、KM10和KM11互鎖，實(shí)現(xiàn)抽熱風(fēng)機(jī)與備用抽熱風(fēng)機(jī)“星”、“三角”的起動(dòng)。

（6） 窯頭排煙風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、急冷風(fēng)機(jī)都使用變頻器起動(dòng)開(kāi)關(guān)加以控制。

（7） 在總空氣開(kāi)關(guān)中另外加入脫扣按鈕作為總電源的緊急關(guān)閉按鈕。

2.4 主控制電路原理簡(jiǎn)介（1為通電，0為斷電）

（1） 窯頭氣幕風(fēng)機(jī)：X0＝1且X1＝0、Y0＝1，Y0自鎖，窯頭氣幕風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X1＝1時(shí)窯頭氣幕風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

（2） 排煙風(fēng)機(jī)：X2＝1且X3＝0、Y1＝1、Y2＝0，Y1自鎖，排煙風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X3＝1時(shí)風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

（3） 備排煙風(fēng)機(jī)：X4＝1且X2＝0、Y2＝1、Y1＝0，Y2自鎖，備排煙風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X5＝1時(shí)風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

（4） 助燃風(fēng)機(jī)：X6＝1且X7＝0、Y3＝1、Y4＝0，Y3自鎖，助燃風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X7＝1時(shí)助燃風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

（5） 備用助燃風(fēng)機(jī)：X10＝1且X6＝0、Y4＝1、Y3＝0，Y4自鎖，備用助燃風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X11＝1時(shí)備用助燃風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

（6） 余熱風(fēng)機(jī)：X12＝1且X13＝0、Y5＝1、Y10＝0，Y5自鎖，余熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X13＝1時(shí)，余熱風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

（7） 備用余熱風(fēng)機(jī)： X14＝1且X15＝0、Y10＝1、Y5＝0，Y10自鎖，備用余熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X15＝1時(shí)，備余熱風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

（8） 急冷風(fēng)機(jī)：X16＝1且X17＝0、Y13＝1，Y13自鎖，急冷風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X17＝1時(shí)，急冷風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

（9） 氧化氣幕：X20＝1且X21＝0、Y14＝1，Y14自鎖，氧化氣幕風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X21＝1時(shí)，氧化氣幕風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

（10） 緩冷風(fēng)機(jī)：X22＝1且X23＝0、Y15＝1，Y15自鎖，緩冷風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X23＝1時(shí)，緩冷風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

（11） 車下風(fēng)機(jī)：X30＝1且X31＝0、Y20＝1，Y20自鎖，車下風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X31＝1時(shí)，車下風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

（12） 燃?xì)庵麟姶砰y：

Y1＝1且Y3＝1，或Y1＝1且Y4＝1

Y2＝1且Y3＝1，串X26＝1、X3＝0時(shí)，Y17自鎖，Y17主電磁閥啟動(dòng)，X27＝1時(shí)，主閥關(guān)閉。

Y2＝1且Y4＝1

（13） 尾抽風(fēng)機(jī)：X24＝1且X25＝0、Y16＝1，Y16自鎖，尾抽風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，X25＝1時(shí)，尾抽風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

實(shí)際編程中m2～m4為主控制編程器中的中間繼電器，T0～T3為主控制器中的時(shí)間繼電器。

3PLC在全自動(dòng)隧道窯窯頭控制中的運(yùn)用

圖2為1N60窯頭控制可編程電路原理圖。

3.1 窯頭控制系統(tǒng)中可完成以下工作：

(1) 能進(jìn)行自動(dòng)與手動(dòng)的切換。

(2) 完成進(jìn)窯托車的前進(jìn)、后退、定位剎車、解剎和勾車機(jī)的前進(jìn)、后退。

(3) 完成對(duì)自動(dòng)回車線和備用回車線的識(shí)別。

(4) 完成頂桿機(jī)的前進(jìn)、后退以及與窯尾電路的聯(lián)鎖，保證窯車進(jìn)車的安全。

3.2 I/O輸入輸出接口的分配

(1) 輸入接口：SB1為自動(dòng)、手動(dòng)切換，SB2～SB13為各種電機(jī)啟動(dòng)前進(jìn)、后退按鈕，分別對(duì)應(yīng)編程器輸入口中的X0。X1～13，X14～24為各限位行程開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)的輸入。

(2) 輸出接口：Y0～Y14輸出為各電機(jī)和油泵電磁閥的控制電路。Y15～16為備用電磁閥電路，Y20～26為各機(jī)械工作指示。

3.3 窯頭控制電路的原理簡(jiǎn)介

(1) 自動(dòng)與手動(dòng)運(yùn)行：X0=0時(shí)，手動(dòng)運(yùn)行；X0=1時(shí)，自動(dòng)運(yùn)行(以下以手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)加以綜述)。

(2) 頂桿機(jī)：X1=1、X2=1、X31=1、X32=1時(shí)，Y0=1、Y2=1頂桿機(jī)前進(jìn)；X1=1、X3=1、X31=0時(shí)，Y1=1、Y3=1頂車機(jī)后退。

(3) 回車線：X4=1、X26=0 時(shí)，Y5=1回車線前進(jìn)；X5=1、X26=1、X27=0時(shí)，回車線后退。

(4) 托車機(jī)：X6=1、X7=0、X22=1時(shí)，Y7=1 托車前進(jìn)；X7=1、X6=0、X22=1時(shí)，Y10=1托車后退。

(5) 勾車機(jī)：X10=1、X20=1、X21=1時(shí)，Y11=1勾車機(jī)前進(jìn)；X11=1、X17=1、X21=1時(shí)，Y12=1勾車機(jī)后退。

(6)定位機(jī)：X12=1、X13=0、X22=1、X20=1、X14或X15=1時(shí)，Y13=1定位機(jī)剎車；

X13=1、X13=0、X22=1、X21=1、X14或X15=1時(shí)，Y14=1定位機(jī)解剎。

電路圖中油泵1為頂桿機(jī)主油泵，油泵2為備用油泵，油泵3為自動(dòng)回車線油泵。

4 PLC在全自動(dòng)隧道窯窯尾控制中的運(yùn)用

圖3為1N40出窯系統(tǒng)可編程電路原理圖。

4.1 出窯控制系統(tǒng)中可完成以下工作：

(1) 能進(jìn)行自動(dòng)與手動(dòng)的切換。

(2) 完成出窯托車的前進(jìn)、后退、定位剎車、解剎和勾車機(jī)的前進(jìn)、后退。

(3) 完成對(duì)自動(dòng)回車線和備用回車線的識(shí)別。

(4) 與窯頭電路進(jìn)行聯(lián)鎖，保證窯車進(jìn)車的安全。

4.2 I/O輸入輸出接口的分配

(1) 輸入接口：SB1為自動(dòng)、手動(dòng)切換，SB2～SB8為各種電機(jī)啟動(dòng)前進(jìn)、后退按鈕，回車線備用道分別對(duì)應(yīng)編程器輸入口中的X0，X1～7、X8～21為各限位行程開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)的輸入。

(2) 輸出接口：Y0與窯頭聯(lián)鎖，Y1～Y6輸出為各電機(jī)和油泵電磁閥控制電路。Y14～16為托車、勾車、定位機(jī)的指示電路。

4.3 窯尾控制電路的原理簡(jiǎn)介

(1) 托車機(jī)：X1=1、X2=0、X11=1、X15=1時(shí)，Y1=1托車前進(jìn)；X2=1、X1=0、X11＝1、X15＝1時(shí)，Y2=1托車后退。

(2) 勾車機(jī)：X3=1、X4=0、X14=1、X10=1或X11=1時(shí)， 勾車前進(jìn)；X3=0、X4=1、X14=1、X10=1或X11=1時(shí)，勾車后退。

(3) 定位機(jī)：X5=1、X6=0、X13=1、X10=1或X11=1時(shí)， 定位機(jī)剎車；X6=1、X5=0、X13=1、X10=1或X11=1時(shí)，定位機(jī)解剎。

在電路動(dòng)作的同時(shí)，托車、勾車、定位機(jī)的指示燈作相應(yīng)的指示。

5 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

(1) 根據(jù)生產(chǎn)工藝過(guò)程的控制要求，如需要完成的動(dòng)作(動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖)、操作方式(手動(dòng)、自動(dòng)、連續(xù)、單周期、單步)等來(lái)設(shè)計(jì)控制電路。

(2) 根據(jù)控制要求選擇確定PLC的I/O。

(3) 分配PLC的I/O，設(shè)計(jì)連接I/O圖。

(4) 編制(指令表)梯形圖的設(shè)計(jì)是編程工作的關(guān)鍵。可以利用手持式編程器或電腦軟件進(jìn)行(梯形圖和指令可以相互轉(zhuǎn)換)，其中中間繼電器和時(shí)間繼電器由軟件構(gòu)成（程序以上電路的梯形圖、指令表由于篇幅原因略去）。

6結(jié) 束 語(yǔ)

(1) PLC可編程控制器的編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)。它的梯形圖、指令表程序由PLC的編程語(yǔ)言組成。其電路符號(hào)、指令與繼電器的電原理圖相似。

(2) 硬件配套齊全、適應(yīng)性強(qiáng)、性價(jià)比高。現(xiàn)在的PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化。配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶可根據(jù)不同的需要組合成不同的規(guī)模系統(tǒng)，完成不同的任務(wù)。

(3) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、維修工作量少。PLC用軟件功能取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中的大量的時(shí)間繼電器、中間繼電器。PLC附帶計(jì)數(shù)器、數(shù)學(xué)運(yùn)算、通信聯(lián)網(wǎng)等器件，且具有完善的自診斷和顯示功能。同時(shí)PLC自身有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般中間繼電器和小型電磁閥及信號(hào)指示燈。

綜上所述，可編程序控制器作為自動(dòng)控制中的一門新技術(shù)，運(yùn)用在輥道窯控制系統(tǒng)中，具有體積小、功能強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、維修方便、易于學(xué)習(xí)掌握等特點(diǎn)，可使輥道窯的控制日臻完美。

參考文獻(xiàn)

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