摘要：采用CAN總線技術(shù)組建以嵌入式PLC為主站的CAN網(wǎng)絡(luò)，運用PID算法，結(jié)合工業(yè)級人機界面，實現(xiàn)隧道窯系統(tǒng)的邏輯控制和過程控制。
關(guān)鍵詞：隧道窯，CAN總線，嵌入式PLC， PID，人機界面
1引言
隧道窯是一種連續(xù)式窯爐，主要用于陶瓷建材、日用陶瓷等燒制，就其結(jié)構(gòu)而言主要由預熱區(qū)、高溫區(qū)、急冷區(qū)和緩冷區(qū)組成，隧道窯的控制涉及風機的控制、溫度的檢測、壓力的檢測，溫度的控制、壓力的控制以及其它控制。將CAN總線技術(shù)應(yīng)用在隧道窯控制系統(tǒng)，可以很好地滿足溫度和壓力實時控制的要求，系統(tǒng)通信速率高、穩(wěn)定性強，而工業(yè)級人機界面的參與，使得控制系統(tǒng)更加直觀化，易于用戶使用和操作。下面以河北唐山某陶瓷廠的一條隧道窯為案例，介紹其控制系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。
2控制對象
此窯是一條80m長的燃氣隧道窯，共有溫度檢測點20個（K分度12個，S分度8個），其中10個溫度點受控，壓力檢測點2個，10個燃氣執(zhí)行器，10只燒嘴火焰檢測，風機有：排煙風機2臺（一用一備）、助燃風機2臺（一用一備）、急冷風機2臺（一用一備）、緩冷風機2臺（一用一備）、抽熱風機2臺（一用一備）、窯頭窯尾氣幕風機各1臺。10點溫度控制是通過控制執(zhí)行器閥位大小，改變?nèi)剂献⑷攵嗌伲瑥亩箿囟确�(wěn)定。2點壓力控制通過調(diào)節(jié)排煙風機和急冷風機轉(zhuǎn)速來控制，即通過調(diào)節(jié)排煙和急冷變頻器頻率來控制壓力。此外還有風機連鎖，燒嘴熄火報警及各類故障報警。
3窯爐控制系統(tǒng)的組成
本控制系統(tǒng)由3臺嵌入式PLC（EASY-M2416R）、2臺CAN-AD1216、1臺CAN-AD1208、1臺CAN-DA1208等部分組成。其中，嵌入式PLC用于邏輯開關(guān)量的控制，PID運算，以及通過CAN總線與下級的模塊進行通訊；溫度采集模塊CAN-AD1216用來完成20點溫度模擬量的采集；壓力采集模塊CAN-AD1208用來采集2點壓力信號；模擬量輸出模塊CAN-DA1208用來控制風機變頻器。
下面為系統(tǒng)框架圖：
作為本系統(tǒng)的控制核心嵌入式PLC Easy-AD1216，下層網(wǎng)絡(luò)采用CAN總線來進行通訊，對上分別用RS0口與HMI（人機界面），RS1口與計算機進行通訊。其特點如下：
3.1 有比較強大的通訊功能：
一路CAN總線接口在應(yīng)用層作了標準規(guī)劃，凡遵循該標準的CAN總線設(shè)備，可以通過CANSET軟件設(shè)置CAN網(wǎng)絡(luò)配置文件，下載固化到EASY-M2416R中，就可以把該設(shè)備映射到CAN網(wǎng)絡(luò)中。CAN總線由于具有良好的實時性、可靠性、抗干擾能力及檢錯能力，所以在一些條件比較苛刻的場合里廣泛應(yīng)用。
另外，串行口 RS0可用于梯形圖程序及上位機的監(jiān)控，還可以與人機界面通訊；串行口RS1可用于下載CANSET軟件生成的CAN網(wǎng)絡(luò)配置文件，還可以通過RS485網(wǎng)絡(luò)連接第三方設(shè)備，如PC、三菱PLC。由于各個網(wǎng)絡(luò)都是獨立的，同個PLC在連接多個模式的網(wǎng)絡(luò)也不會受影響。
3.2有和三菱相當?shù)倪\算速度和幾乎完全兼容的開發(fā)環(huán)境：
經(jīng)過測試，基本指令的運算速度在0.5u/步以下，和三菱FX2系列的PLC相當，這對于控制要求不是很高的用戶來說已是足夠了。它的梯形圖以及指令和三菱PLC的也是完全兼容，并且都能在三菱編程軟件里很好的運行。這對于使用過三菱PLC的用戶來說減輕了很多的困難。
3.3獨立開發(fā)的CAN總線互聯(lián)CANSET軟件：
CANSET軟件能很輕松方便的完成通訊設(shè)置。設(shè)置內(nèi)容包括：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備總數(shù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備地址、網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)的內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊速度等。它還能根據(jù)用戶的需要，靈活設(shè)置每個設(shè)備的任務(wù)級別，以保證網(wǎng)絡(luò)資源的合理分配。處于下層網(wǎng)絡(luò)的AD和DA，以及Easy-M2416R設(shè)備，遵循CANBUS協(xié)議的接口，能很方便地連入CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，成為系統(tǒng)的一部分。
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