輥道窯爐多功能觸摸屏全自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)

宿志影

摘要：多功能觸摸屏溫度全自動(dòng)控制系統(tǒng)是技術(shù)比較領(lǐng)先、性能完善、功能最佳的溫控系統(tǒng)，采用多組態(tài)為主機(jī)加專用溫度模塊PID控制，多曲線監(jiān)控方式。輥道窯爐多功能觸摸屏控制系統(tǒng)利于節(jié)省成本，提高溫度控制精度，操作簡單，便于實(shí)時(shí)記錄整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況等設(shè)計(jì)開發(fā)。硬件有威綸通觸摸屏MT6100IV2、永宏P(guān)LC - FBS-60MAR2-AC、泛達(dá)溫控模塊、泛達(dá)SCR可控硅、虹盛多功能電功表CP500、科姆龍變頻器KV2000等。

關(guān)鍵詞： 永宏P(guān)LC；溫度模塊；威綸通觸摸屏（HMI）；溫度控制系統(tǒng)；輥道窯；

引言：輥道窯以轉(zhuǎn)動(dòng)的輥?zhàn)幼鳛榕黧w運(yùn)載工具，一種連續(xù)式的快速燒成窯爐。主要以環(huán)保節(jié)能，受熱均勻和快速燒制陶瓷等功能特點(diǎn)。

1.傳統(tǒng)輥道窯爐的缺點(diǎn)分析

傳統(tǒng)輥道窯爐的每個(gè)控制點(diǎn)都是獨(dú)立按鈕控制，并且都是通過繼電器控制動(dòng)作。每個(gè)區(qū)的溫度是單獨(dú)溫控表控制。缺點(diǎn)一按鈕太多，操作起來繁瑣，人員要經(jīng)常操作，浪費(fèi)人力。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，不容易馬上找到原因，不便于馬上解決問題。缺點(diǎn)二溫度控制精度低，由于是固態(tài)繼電器控制（SSR），溫度范圍波動(dòng)大。整個(gè)輥道窯溫度監(jiān)控方面需要人員經(jīng)常手動(dòng)記錄溫度，通過電腦生成曲線才能進(jìn)行分析，不能及時(shí)修正正確的溫度。這樣會(huì)導(dǎo)致因燒成溫度偏高或偏低，高溫保溫時(shí)間控制不當(dāng)，燒成溫差大等原因?qū)е绿沾勺冃?、開裂、起泡等。采用PLC來取代繼電器電路，可以大大降低控制電路的故障率，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)率。

2.輥道窯的工作原理

陶瓷坯體可直接置于輥?zhàn)由匣蚺黧w先放在墊板上，再將熱板放在輥?zhàn)由?，由于輥?zhàn)硬粩噢D(zhuǎn)動(dòng)，可以使坯體依序不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。輥道窯的結(jié)構(gòu)主要是分為12個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)都是溫度模塊控制可控硅（SCR）達(dá)到精準(zhǔn)控制溫度，溫差可以控制到±0.1℃。并且分為上下兩層溫度監(jiān)測點(diǎn)。從第一區(qū)開始預(yù)熱，溫度逐區(qū)升高，升到最高溫度后均勻受熱一段時(shí)間后，開始逐區(qū)降溫，最后兩個(gè)區(qū)開始冷卻。從而完成了陶瓷整個(gè)過程的燒制。

3.輥道窯的控制設(shè)計(jì)

觸摸屏（HMI）和PLC、溫控模塊、可控硅SCR、熱電偶、風(fēng)機(jī)、變頻器等組成。第一路HMI通過RS232通訊操控PLC。PLC全自動(dòng)控制運(yùn)風(fēng)風(fēng)機(jī)和軌道變頻馬達(dá)、溫度加熱等。第二路HMI通過RS485主從通訊多組溫度模塊，實(shí)時(shí)采集更新多組溫度。如圖1控制原理和電路示意圖。

4.程序的設(shè)計(jì)

主畫面主要是為了方便控制和監(jiān)控，有啟動(dòng)和停止按鈕，一鍵啟動(dòng)操作功能。一鍵啟動(dòng)后整臺(tái)設(shè)備全部自動(dòng)運(yùn)行，并且會(huì)有記錄顯示狀態(tài)，記錄機(jī)器運(yùn)行情況。一旦有故障可以準(zhǔn)確定位。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決問題。

溫度控制區(qū)可以在觸摸屏上任意切換操控12個(gè)區(qū)的溫度，可以設(shè)置參數(shù)和自動(dòng)PID調(diào)節(jié)。非常方便，比傳統(tǒng)輥道窯單個(gè)溫控表設(shè)定溫度，節(jié)省了很多時(shí)間，提高了產(chǎn)能。

此多組自由曲線總共有12個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)的溫度都是獨(dú)立的顯示和設(shè)定。將12個(gè)區(qū)的控溫點(diǎn)連接成自由曲線。12個(gè)區(qū)目標(biāo)溫度組成一條曲線，實(shí)時(shí)溫度組成一條曲線，當(dāng)實(shí)時(shí)溫度曲線和設(shè)定溫度曲線重合的時(shí)候說明控制溫度非常準(zhǔn)確，一旦哪個(gè)區(qū)有不重合的地方說明哪個(gè)區(qū)溫度有問題，可以快速找出原因，清晰分析出問題。準(zhǔn)確控制溫度，從而節(jié)省時(shí)間和人力。如圖2控制畫面示意圖。

可以任意增加多組工藝配方，一鍵選擇對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的工藝，設(shè)定值自動(dòng)生成，方便快捷。

5.溫度數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行

通過實(shí)踐和測試得出以下準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，通過以下數(shù)據(jù)可以燒制很好的陶瓷產(chǎn)品。設(shè)備運(yùn)行燒制產(chǎn)品生產(chǎn)過程中。如圖3數(shù)據(jù)和生產(chǎn)過程圖。

6.結(jié)語

多功能觸摸屏全自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)是專業(yè)PID閉環(huán)控制和自適應(yīng)模糊控制，12個(gè)回路可任意組合分別跟蹤12條曲線，20段程序工藝曲線設(shè)定和在線修改，停電斷點(diǎn)保護(hù)和熱啟動(dòng)功能，可控硅零觸發(fā)調(diào)功或移相調(diào)壓自由選擇?？梢栽O(shè)定曲線、實(shí)時(shí)曲線及歷史曲線顯示記錄，動(dòng)態(tài)參數(shù)表格、棒圖顯示，故障語音報(bào)警。管理功能有儲(chǔ)存工藝曲線，歷史曲線顯示、保存和打印，具有無紙記錄儀功能。操作簡便，抗工業(yè)現(xiàn)場干擾，適應(yīng)能力強(qiáng)。是目前先進(jìn)的溫控設(shè)備。具體實(shí)現(xiàn)以下功能：

1）自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多區(qū)控溫曲線實(shí)時(shí)趨勢圖。

2）運(yùn)行日志歷史數(shù)據(jù)查詢。

3）系統(tǒng)參數(shù)調(diào)試。

4）風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)模擬控制。

5）電量、電流等數(shù)據(jù)采集。

6）歷史報(bào)警查詢。

7）配方。

本文主要通過實(shí)際檢驗(yàn)和溫度精確調(diào)節(jié)，燒制精美的陶瓷產(chǎn)品。達(dá)到節(jié)省成本，提高溫度控制精度，操作簡單等要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭建華，《磚瓦世界》，新型輥道窯Heimsoth窯爐介紹.1992（12）：16-17.

[2]鐘勤.張軍劍，《陶瓷研究》.輥道窯電氣控制系統(tǒng)的改造.2009，24（1）：97-98.