建筑陶瓷隧道窑顶车机PLC自动控制系统
日期：2009-4-17 22:45:11 来源：中国自动化网
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摘 要：目前，在建筑陶瓷生产工艺中，已普遍采用了较为先进的隧道窑烧成工艺，在使用隧道窑进行烧成的过程中，定时、定点地完成顶车工作是保证烧成质量的重要手段之一，本文就整个隧道窑顶车工艺的PLC控制进行探讨。
关键词：隧道窑，顶车机，PLC, 控制
Abstract: At present, in the production craft of construction ceramics, generally has used the more advanced tunnel kiln to fire the craft, carries on in the process in the use tunnel kiln which fires, fixed time and fixed point completes goes against the vehicle work is the guarantee fires one of quality important methods, this article carries on the discussion on the entire tunnel crown vehicle craft PLC control.
Key word: tunnel kiln, goes against the vehicle machine, PLC, control
0.引言
目前建筑陶瓷行业普遍采用的是隧道窑烧成工艺，在使用隧道窑进行陶瓷烧制的过程中，除了严格控制各被控点（车位）的温度和压力等物理参数外，精确、准时地完成顶车、回车等循环过程，也是保证烧成质量的必要环节，随着计算机技术的发展，特别是可编程逻辑控制器（PLC）技术的广泛应用，使顶车工艺的控制实现了PLC自动控制，从而大大提高了系统的可靠性，保证了产品质量的稳步提高。本文以唐山陶瓷厂建筑陶瓷隧道窑的顶车工艺的控制为例，对PLC在隧道窑顺序控制中的应用进行探讨。
1.顶车工序的工艺过程
隧道窑是连续烧成的生产装置，通过有序的顶车操作与窑内各个被控点的严格控制相配合，使每个毛坯（半成品）在从窑头到窑尾的“流动”过程中，完成烧成曲线所要求的烧成过程。也就是说对于隧道窑的控制来讲，从宏观上看，每个被控点的参数是不变的，但对于窑内被烧制的毛坯来讲，必须严格按照烧成曲线的要求，准时经过每个被控点，才能达到理想的烧成制品。
综上所述，为了保证烧制的毛坯能够按烧成曲线的要求，准时地通过所有被控点，就要求窑内的窑车按时、有序地进行循环和流动，目前普遍采用的是基于逻辑控制的定时顶车控制工艺。隧道窑顶车工序的示意图如图1所示。
图1：隧道窑顶车工序示意图
由于窑尾与窑头的控制方式完全相同，为节省篇幅，本文仅就窑头的控制进行讨论，并假设窑尾完全能够满足窑头控制所需要的各种控制信号的要求。顶车工序的工艺过程为：
设：顶车定时时间到T0↑→托车前有窑车到位13XK↑→托车在回车线方向准确定位1XK↑→9XK、10XK同时↑→油泵启动→托车上无窑车11XK↓→夹紧装置为松开状态12XK↓→1DT↑→推车机启动推动窑车上托车→13XK↓→当窑车到位后11XK↑→2DT↑→推车机返回→推车机返回到位14XK↑→推车机停止→电磁夹紧装置将窑车夹紧→夹紧到位后12XK↑→托车电机低速正向启动，托车低速向窑头方向移动→2XK↑→托车电机转为正向高速→在接近窑头的时候3XK↑→切换为正向低速，继续向窑头方向移动→当4XK↑进入定位对轨状态→对轨成功后9XK、10XK同时↑→托车电机停止→窑门电机正向启动打开窑门→打开到位后7XK↑→窑门电机停止并抱闸→夹紧装置松开12XK↓→3DT↑→顶车机前进，将窑车顶入窑内→当顶车到位后6XK↑→3DT↓→4DT↑→顶车机返回→当返回到位后5XK↑→4DT↓→顶车机停止→窑门电机反向启动关闭窑门→关闭到位后8XK↑→窑门电机停止→托车电机反向高速启动→托车快速返回→2XK↑→转换为反向低速→1XK↑→进入反向对轨定位→9XK、10XK同时↑，定位结束，托车停止→人工将窑车推到13XK处→等待下一次定时时间到。
2.系统的硬件设计
本系统仅涉及开关量的控制，故采用日本东芝公司的EX40-PLUS作为控制器。EX40具有基本I/O点40个，其中输入24点，输出16点，最大继电器方式输出电流可达2A，完全能够满足本系统的控制要求。系统的硬件原理图如图2所示。
为保障系统安全可靠地工作，除在梯形图实现互锁之外，在硬件接线中也对上升、下降，高速、低速，前进、后退等接触器实现硬件互锁。
EX40的输入端采用共漏极接线方式，其电源由PLC内部提供。
本系统选用的输出方式为继电器方式，电源由外部接入，其中接触器采用220V交流供电，电磁铁和信号灯采用直流24V供电。系统各I/O点的分配如表1、表2所示。
表1：系统的输入分配表
表2：系统输出分配表
图2：系统硬件原理图
图2为本系统的硬件接线图，图中省略了报警指示等的接线，输入部分的开关除X0和X16为按钮外，均为行程开关。
3.系统的软件设计
本系统采用定时原则的顺序控制方式，系统控制结构简单，梯形图易于设计和调试，便于维护和维修。系统的程序流程图如图3所示。
图3：控制系统软件流程图
由图3所示的流程图可见，系统的软件设计主要包括：系统的启动和主控的形成;托车行走和定位控制;窑门开启和关闭控制;顶车机操作控制和部分超时报警控制等。系统的梯形图从略。
3.结束语
本系统采用微型PLC作为控制装置，特别是EX40-PLUS的大屏幕编程器，可以方便地编辑和修改梯形图程序，亦可实现联机调试和监控程序的运行情况。
参考文献：
[1]扬长能，可编程序控制器基础就应用[M]，重庆，重庆大学出版社,1990.
[2]王兆义，可编程控制器教程[M]，北京，机械工业出版社,1993.
[3]关榆君，PC轻轨钻床电气控制系统[J]，1999年全国控制与决策学术年会论文集，1999.
[4]姚玉桂等，建筑陶瓷隧道窑设计[M]，北京，中国建筑工业出版社，1979.
WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
摘 要：目前，在建筑陶瓷生产工艺中，已普遍采用了较为先进的隧道窑烧成工艺，在使用隧道窑进行烧成的过程中，定时、定点地完成顶车工作是保证烧成质量的重要手段之一，本文就整个隧道窑顶车工艺的PLC控制进行探讨。
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关键词：隧道窑，顶车机，PLC, 控制
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Abstract: At present, in the production craft of construction ceramics, generally has used the more advanced tunnel kiln to fire the craft, carries on in the process in the use tunnel kiln which fires, fixed time and fixed point completes goes against the vehicle work is the guarantee fires one of quality important methods, this article carries on the discussion on the entire tunnel crown vehicle craft PLC control.
WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
Key word: tunnel kiln, goes against the vehicle machine, PLC, control
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
0.引言
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目前建筑陶瓷行业普遍采用的是隧道窑烧成工艺，在使用隧道窑进行陶瓷烧制的过程中，除了严格控制各被控点（车位）的温度和压力等物理参数外，精确、准时地完成顶车、回车等循环过程，也是保证烧成质量的必要环节，随着计算机技术的发展，特别是可编程逻辑控制器（PLC）技术的广泛应用，使顶车工艺的控制实现了PLC自动控制，从而大大提高了系统的可靠性，保证了产品质量的稳步提高。本文以唐山陶瓷厂建筑陶瓷隧道窑的顶车工艺的控制为例，对PLC在隧道窑顺序控制中的应用进行探讨。
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1.顶车工序的工艺过程
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隧道窑是连续烧成的生产装置，通过有序的顶车操作与窑内各个被控点的严格控制相配合，使每个毛坯（半成品）在从窑头到窑尾的“流动”过程中，完成烧成曲线所要求的烧成过程。也就是说对于隧道窑的控制来讲，从宏观上看，每个被控点的参数是不变的，但对于窑内被烧制的毛坯来讲，必须严格按照烧成曲线的要求，准时经过每个被控点，才能达到理想的烧成制品。
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综上所述，为了保证烧制的毛坯能够按烧成曲线的要求，准时地通过所有被控点，就要求窑内的窑车按时、有序地进行循环和流动，目前普遍采用的是基于逻辑控制的定时顶车控制工艺。隧道窑顶车工序的示意图如图1所示。
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图1：隧道窑顶车工序示意图
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由于窑尾与窑头的控制方式完全相同，为节省篇幅，本文仅就窑头的控制进行讨论，并假设窑尾完全能够满足窑头控制所需要的各种控制信号的要求。顶车工序的工艺过程为：
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设：顶车定时时间到T0↑→托车前有窑车到位13XK↑→托车在回车线方向准确定位1XK↑→9XK、10XK同时↑→油泵启动→托车上无窑车11XK↓→夹紧装置为松开状态12XK↓→1DT↑→推车机启动推动窑车上托车→13XK↓→当窑车到位后11XK↑→2DT↑→推车机返回→推车机返回到位14XK↑→推车机停止→电磁夹紧装置将窑车夹紧→夹紧到位后12XK↑→托车电机低速正向启动，托车低速向窑头方向移动→2XK↑→托车电机转为正向高速→在接近窑头的时候3XK↑→切换为正向低速，继续向窑头方向移动→当4XK↑进入定位对轨状态→对轨成功后9XK、10XK同时↑→托车电机停止→窑门电机正向启动打开窑门→打开到位后7XK↑→窑门电机停止并抱闸→夹紧装置松开12XK↓→3DT↑→顶车机前进，将窑车顶入窑内→当顶车到位后6XK↑→3DT↓→4DT↑→顶车机返回→当返回到位后5XK↑→4DT↓→顶车机停止→窑门电机反向启动关闭窑门→关闭到位后8XK↑→窑门电机停止→托车电机反向高速启动→托车快速返回→2XK↑→转换为反向低速→1XK↑→进入反向对轨定位→9XK、10XK同时↑，定位结束，托车停止→人工将窑车推到13XK处→等待下一次定时时间到。
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2.系统的硬件设计
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
本系统仅涉及开关量的控制，故采用日本东芝公司的EX40-PLUS作为控制器。EX40具有基本I/O点40个，其中输入24点，输出16点，最大继电器方式输出电流可达2A，完全能够满足本系统的控制要求。系统的硬件原理图如图2所示。
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为保障系统安全可靠地工作，除在梯形图实现互锁之外，在硬件接线中也对上升、下降，高速、低速，前进、后退等接触器实现硬件互锁。
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EX40的输入端采用共漏极接线方式，其电源由PLC内部提供。
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本系统选用的输出方式为继电器方式，电源由外部接入，其中接触器采用220V交流供电，电磁铁和信号灯采用直流24V供电。系统各I/O点的分配如表1、表2所示。
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表1：系统的输入分配表
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表2：系统输出分配表
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图2：系统硬件原理图
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图2为本系统的硬件接线图，图中省略了报警指示等的接线，输入部分的开关除X0和X16为按钮外，均为行程开关。
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3.系统的软件设计
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本系统采用定时原则的顺序控制方式，系统控制结构简单，梯形图易于设计和调试，便于维护和维修。系统的程序流程图如图3所示。
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图3：控制系统软件流程图
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由图3所示的流程图可见，系统的软件设计主要包括：系统的启动和主控的形成;托车行走和定位控制;窑门开启和关闭控制;顶车机操作控制和部分超时报警控制等。系统的梯形图从略。
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3.结束语
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本系统采用微型PLC作为控制装置，特别是EX40-PLUS的大屏幕编程器，可以方便地编辑和修改梯形图程序，亦可实现联机调试和监控程序的运行情况。
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参考文献：
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[1]扬长能，可编程序控制器基础就应用[M]，重庆，重庆大学出版社,1990.
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
[2]王兆义，可编程控制器教程[M]，北京，机械工业出版社,1993.
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
[3]关榆君，PC轻轨钻床电气控制系统[J]，1999年全国控制与决策学术年会论文集，1999.
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
[4]姚玉桂等，建筑陶瓷隧道窑设计[M]，北京，中国建筑工业出版社，1979.
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