西门子中国授权一级代理商|PLC总代理商报价
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产品描述

产品规格模块式包装说明全新

西门子中国授权一级代理商|PLC总代理商报价

、本地监控
本地可以带人机接口和各种屏进行本地监控。
德维森公司针对提到的各种问题,提出了一个为优胜的方案:
的是CPU模块M32DT-DC,它带有两个通信口,一个口可以在线编程,或者接监控电脑或者触摸屏,另一个RS485口可以用于与变频器或者其它仪表的通信。
后面的E5THM是热电偶模块,但该模块不但带5路热电偶信号,同时还带5路PWM信号输出,重要的是E5THM模块内本身带有CPU芯片,并内带PID算法,也就是说E5THM模块本身就是一个5路的温控仪表,CPU模块在上电设置好参数后,E5THM模块就可以自行控制固态继电器的通断,从而控制温度的稳定。
如果用户的变频器需要用到模拟量输出模块则需要增加一个E4DA1模块,否则可以考虑用M32DT模块上的通信口与变频器进行通信控制。

该方案的特点于下:
1、功能强,精度高
带温控功能的热电偶模块:
不光V80的CPU模块带有PID算法,同时扩展的E5THM模块也带有PID算法,同时E5THM带有5路热电偶输入和5路晶体管输出,可以在一个模块内完成所有的温度控制工作。从而保证温控的精度和响应速度高,可以轻松满足±1℃的要求。
另外E5THM模块支持B、E、J、K、R、S、T7种热电偶信号,满足各种不同设备的要求。
功能强大的CPU模块:
M32DT模块是16路数字量输入和16路晶体管输出的CPU模块,本身带有两个通信口,一个RS232和一个RS485,内部带MODBUS主从通信协议和FREE通信协议,可以与各种HMI或者各种组态软件通信,目前德维森为各回流焊厂商提供的通信协议库文件也使各厂商自行开发上位机软件提供了相当多的便利。
M32DT内带FLASH存储器,可以将各种参数存储在本地,同时还带有掉电保持的RAM芯片,可以保证使用的性和便利。
M32DT高速的运算速度和完备的数学运算能力使其在需要大通信和模拟量处理的环境从容应对。
2、性高,抗干扰能力强
整个系统的宽温和宽电源供电设计使其可以在任何恶劣的环境中游刃有余,另外V80全系列产品都通过了CE认证,也为用户产品的出口打下了良好的基础。
3、
一方面因为热电偶模块的整合,使整个系统的点数需求减至少,另一方面德维森作为国内厂商,在人力成本和成本方面有进口产品的优势,所以该方案相对于使用其它PLC或者工控机加板卡的方案,。
三、结论:
该回精密空调方案在多家空调厂商的应用过程中,得到了高的,作为国内的工业控制厂商,德维森一直以“客户自己的PLC”作为自己的服务理念,立足于国内装备制造业,为广大设备生产厂商提供为贴近的服务。


相关设备和行业:灯光节能、整厂节能、注塑机节能、空压机节能

1、引言
随着的蓬勃发展,我国单位GDP能耗与欧美发达国家的差距越来越大,引起了的大的关注,十一五规划是将“建立全社会的可持续发展能效目标”和“向低能耗方向有效调整产业结构”作为重中之重。
目前相当多的整厂节能、路灯节能、楼宇节能采用调压节能的方式,德维森公司生产的V80节能PLC——V80-C18DRMA-LD正是为节能行业专门开发的PLC。
2、节能方案:
2.1、灯光节能器的原理如下:
电压会随用电的峰谷而波动,路灯在输入电压UMIN和大于UMAX时发光率会降低,线路损耗和灯具热耗等无功功耗会加大。引入路灯控制器,对路灯输入电压/电流进行检测,并对路灯的供给电源进行一个合理控制,从而使得能够的节省电能。
同时节能器还起到一个智能控制的功能,当天黑后能自动的把灯打开,并根据不同的策略进行路灯的分组开关。因为各个地方的经纬度不同,冬天和夏天的天黑时间也各不相同。因此要根据不同的地区设置不同的开关灯策略。
比方说黑龙江,在夏天在晚上7点左右开灯,而冬天在下午4点开灯,为了满足不同地区不同时段的不同策略,一般需要将全年分成24个以上的段,不同的时间段使用不同的开关灯策略。
一般路灯节能都希望能在远方对现场的数据进行监控,同时本地也需要各种参数的显示,便于用户的调试。目前采用的方式多是RTU或者GPRS DTU为主,其中后者相对而言在成本上低,在可用性方面也好。
2.2、整厂节能的实现方式与灯光节能原理上比较类似,只不过增加了对功率因数的补偿和监控;同时整厂节能对于节能前与节能后的能耗比也需要有计录和比较,比方说在节能前,全厂耗电为13万度/月,节能后全厂的耗电为10万度/月,同时功率因数也比之前升高了,这些都需要有相关的记录和分析,同时数据要能得到用户的认同。
2.3、变频节能,原理上是根据对电机转速的调整来达到节能的效果,如注塑机节能、空压机节能等。
针对灯光节能、整厂节能、变频节能的需求,德维森公司开发的C18DRMA-LDPLC把所有调压调速节能需要的功能都集成进来了。包括市电的电压、电流采集、调压节能器的控制、可选的多种远程通讯方式、实时时钟、本地的7段数码管显示和LCD显示可选、本地的轻触按键和PVC按键可选。同时C18DRMA-LD还保留了PLC原有的所有特性,包括强的抗干扰能力、梯形图可编程能力、各种标准的通信和IO接口、带掉电保持的RAM区等。


如上图所示PLC根据采集到的市电电压和不同的节能策略调节节能调压器的输出,同时可以通过GPRS的DTU上网,将现场的数据传给远方的上网的电脑,远方的监控电脑就可以对现场的策略进行控制和调整。
3、C18DRMA-LD的特点:
3.1市电采集
大多数PLC的CPU模块本身带模拟量的相当少,而路灯节能需要的模拟量数量相当多,如果是中的节能控制通常需要7路模拟量,这造成了成本的上升。
C18DRMA-LD多可以采集7路模拟量信号,这样就可以满足大多数用户的需要,通常的节能控制器只需要2路模拟量信号,一路市电电压和一路电流信号,而在整厂节能和大型的路灯节能器需要采集3路电压和1路或者4路电流信号,这样C18DRMA-LD都可以轻松应付。
7模拟量输入信号的类型包括:±10V、±20mA、热电阻等
3.2功率因数计算
对于整厂节能,功率因数的测量是的,目前还没有那一家的PLC支持功率因数的换算,如果用单片机开发则会面临周期太长和精度太低的问题。
C18DRMA-LD的模拟量输入可以支持交流信号输入,同时AD转换速率高达300K,可以轻松的满足市电50HZ的功率因数计算,能同时计算三相市电的功率因数,并将数据上传供用户分析。
3.3实时时钟
大多数的节能厂商都采用立的实时时钟控制器,这造成了成本的上升和性的下降。
C18DRMA-LD内带实时时钟,包括年、月、日、时、分、秒、周,用户可以很方便的利用实时时钟开发出各种不同的策略。
3.4支持双通信口,支持各种标准的通讯协议
目前的节能控制对于通信和监控的要求越来越高,大多数的路灯节能要求可以在远方进行控制和调整控制参数,同时相当多的用户还需要能在现场接屏进行监控,因为各家RTU与屏的通信协议不同,造成节能厂商的开发难度大大增加。
C18DRMA-LD带有RS232和RS485两个通信口,两个口都支持MODBUS从协议,RS485是支持MODBUS主协议和FREE协议,用户可以很方便的利用这两个通信口与各种不同通信装置进行通信,比方说GSM、GPRS DTU、MODEM,另外还可以与各种显示屏、软件、组态软件进行通信。后这两个通信口还能对各种三方的表计或者变频器进行监控,从而达到整合的目的。
3.5支持多机联网
路灯节能控制器因为单控制器的控制量有限,需要多台控制器联网进行监控。
多台C18DRMA-LD可通过RS485联网,交换数据,并可共用同一台GPRS与远端服务器通讯。
3.6本身带人机接口
C18DRMA-LD带多种7段数码管显示或者LCD液晶屏显示,用户可以在PLC内编程设置显示的内容。同时带键盘接口,多支持4*4的键盘矩阵,可以选用PVC薄膜按键或都轻触按键等。
3.7兼容标准V80 PLC的所有软件和功能
大多数节能控制器都不支持可编程,造成无法做到升级和现场维护。
C18DRMA-LD支持梯形图编程,支持掉电保持功能,支持在线编程功能,支持远程监控功能等,总之所有PLC有的功能C18DRMA-LD都有,C18DRMA-LD是在标准的PLC平台上开发的。
3.8性和电磁兼容能力强
节能控制器控制的是强干扰的大感性负载,如何提升系统的抗干扰能力成为了系统设计者伤脑筋的问题。
而PLC与其它用单片机开发的控制板之间的区别在于PLC是一个通用的工控平台,不光是在是软件、通信、接口方面是标准的,其电磁兼容、环境测试也都是按标准做的,V80的全系列产品均通过了CE认证,可以从各方面满足客户的需要。
3.9宽温工作范围
针对北方用户室外使用的需要,C18DRMA-LD可以在-40~60℃的宽温范围内进行工作,并保证性能与性。
4、总结:
德维森作为国内有实力的中、小型PLC供应商,顺应市场的需求开发的C18DRMA-LD是一款节能PLC,德维森可以为用户提供包括周边设备在内的一整套电气解决方案,已有多家大型的节能设备厂商选用德维森的C18DRMA-LD,大家对C18DRMA-LD的性、性和灵活性都赞不绝口。




2 VFD-E变频器内置PLC简介 
•PLC逐行扫描标准运行方式。 
•丰富的编程语言:指令语句;梯形图;SFC。 
•丰富的指令语句:45个指令种类,包括28个基本指令,17个应用指令。 
•350步长程序容量。 
•uS级基本指令的处理速度。 
•结束再生的输入/输出控制方式(当执行END指令时输入输出有立即刷新指令)。 
•8点基本I/O配置:6个输入点(X),2个输出点(Y)。 
•I/O模块扩展功能:通过I/O卡可以配置9个输入点,4个输出点。 
•通用辅助继电器M:160点。(M0-M159,特殊用继电器共32点M1000-M1031) 
•定时器:16只。T0~T15(100ms)。 
•计数器:8个16位(C0~C7);1个32(C235)。 
•通用内部寄存器D:30点(D0~D29) 
•特殊寄存器D:45点。(D1000~D1044)。主要作为存放系统状态、错误信息、监控。 
•通过RS485编程。 
3 VFD-E变频器的PLC程序执行方式 

PLC程序的上传和下载通过PLC2编程页面执行。按MODE键到“PLC0”页面,然后按上 键切换到“PLC2”,接着按下“ENTER”,成功会显示“END”,然后会跳回“PLC2”.在没有下载程序到变频器里面之前,如果出现警告可以不理会。注意在上传和下 载程序前变频器是在停止状态下。 
执行VFD-E变频器内部PLC程序有三种方式: 
种方式:在PLC1编程页面下,自动执行PLC程序; 
二种方式:在PLC2编程页面下,经过WPL由通讯监控PLC程序运行(执行/停止); 
三种方式:端子运行方式。当为外部多功能输入端子(MI3-MI9)设定为“RUN/STOP PLC(99)”后,端子接点导通(close)时,在PLC页面会显示PLC1,执行PLC程序。端子接点断路(open)时PLC页面会显示PLC0,停止PLC程序。 

4 内置PLC的特殊功能装置配置说明 

限于篇幅,本文中只是把常用的特殊继电器和寄存器等说明一下,详细的可以见到中达电通股份有限公司的网站上下载VFD-E系列的说明书。 
4.1特殊继电器说明 
M1000 运转监视常开接点(a接点)。RUN中常时On,a接点。RUN的状态下,此接点On 
M1001运转监视常闭接点(b接点)。RUN中常时Off,b接点。RUN的状态下,此接点Off 
M1005变频器故障指示 
M1006输出频率为零 
M1007变频器运转方向FWD(0)/REV(1) 
M1025变频器RUN(ON)/STOP(OFF) 
M1026变频器运转方向FWD(OFF)/REV(ON) 
M1028高速计数功能开启(ON)/关闭(OFF) 
4.2特殊寄存器功能说明 
D1025高速计数器现在值(低位) 
D1025高速计数器现在值(高位) 
4.3变频器特殊指令 
1 DHSCS高速计数功能说明: 
      DHSCS    S1  S2  S3(S1:比较值 ; S2:高速计数器编号;S3:比较结果。) 
•高速脉冲计数功能需要借助PG卡来实现外部脉冲输入。 
•由设置DHSCS指令所需要的目标值,并且把M1028(特殊功能继电器,功能是变频器高速计数功能开启ON/OFF)打开,将自动进行计数。如果要计数器的数值,需要将M1029(特殊功能继电器,功能是高速计数值)设置为ON。 
•高速计数器有3种运动控制模式,可以通过特殊寄存器D1044来设定。 
种模式是“A-B   相脉冲”的模式。使用可以通过输入A相和B相的脉冲来做计数器的输入, 需要和GND连接。 
二种模式是“脉冲+符号”的模式。使用者可以利用脉冲的输入以及通过符号来做上数或着下数。定义A相来做脉冲,B相来做符号, 需要和GND短接。 
三种模式是“脉冲+标志位”模式。在计数方式中,可以通过标志位M1030来判断上数或下数,所以使用者知需要连接A相就可以了, 需要和GND短接。 
2    FPID变频器PID控制。 
        FPID  S1    S2   S3  S4 
        其中: S1:PID参考目标的输入端子选择(0~4); 
S2:PID比例增益P(0~100); 
S3:PID积分时间I(0~10000); 
S4:PID微分时间D(0~10000)。 
3  FREQ变频器运转控制。 
FREQ   S1  S2  S3 
其中:S1:设定频率;S2:加速时间;S3:减速时间。 
例如:FREQ   K5000  K200  K100 
则:设定目标频率为50HZ,加速时间是20S,减速时间是10S 
4  RPR变频器参数读取。 
RPR    S1  S2 
其中:S1:参数字地址;S2:把读取的参数保存到S2中。 
5  WPR变频器参数写入。 
WPR    S1  S2 
其中:S2为参数的地址, 把参数数值S1写到参数S2中。 
5 VFD-E变频器内置PLC程序运行举例 

5.1变频器转速程控源程序案例 


1 引言
在工业生产中,常需要用闭环控制方式来实现温度、压力、流量等连续变化的模拟量控制。无论使用模拟控制器的模拟控制系统,还是使用计算机(包括PLC)的数字控制系统,PID控制都得到了广泛的应用。
PID控制器是比例-积分-微分控制的简称,具有
(1) 不需要的控制系统数学模型;
(2) 有较强的灵活性和适应性;
(3) 结构典型、程序设计简单,工程上易于实现,参数调整方便等优点。积分控制可以系统的静差,微分控制可以改善系统的动态相应速度,比例、积分、微分三者有效地结合可以满足不同的控制要求。
2 PLC实现PID的控制方式
2.1 PID过程控制模块
这种模块的PID控制程序是PLC生产厂家设计的,并存放在模块中,用户使用时序要设置一些参数,使用起来非常方便,一个模块可以控制几路甚至几十路闭环回路。
2.2 PID功能指令
现在很多PLC都有供PID控制用的功能指令,如S7-200的PID指令。它们实际上是用于PID控制的子程序,与模拟量输入/输出模块一起使用,可以得到类似于使用PID过程控制模块的效果。
2.3 用自编的程序实现PID闭环控制
有的PLC没有PID过程控制模块和PID控制用的功能指令,有时虽然可以使用PID控制指令,但是希望采用某种改进的PID控制算法。在上述情况下都需要用户自己编制PID控制程序。
3 PLC-PID控制器的实现
本文以西门子S7-200PLC为例,说明PID控制的原理及PLC的PID功能指令的使用及控制功能的实现。
3.1 PID控制器的数字化
PLC的PID控制器的设计是以连续系统的PID控制规律为基础,将其数字化写成离散形式的PID控制方程,再跟据离散方程进行控制程序设计。
在连续系统中,典型的PID闭环控制系统如图1所示。图1中sp(t)是给定值,pv(t)是反馈量,c(t)是系统的输出量,PID控制的输入输出关系式为:

式中:
M(t)—控制器的输出量,M0为输出的初始值;
e(t)=sp(t)-pv(t)-误差信号;
KC比例系数;
TI-积分时间常数;
TD-微分时间常数。


图1 连续闭环控制系统方框图


式(1)的右边前3项分别是比例、积分、微分部分,它们分别与误差,误差的积分和微分成正比。如果取其中的一项或两项,可以组成P、PD或PI控制器。
设采样周期为TS,系统开始运行的时刻为t=0,用矩形积分来近似积分,用差分近似微分,将公式1离散化,n次采样时控制器的输出为:  (2)

式中:
en-1-n-1次采样时的误差值;
KI-积分系数;
KD-微分系数。
基于PLC的闭环控制系统如图2所示。图中的虚线部分在PLC内。其中spn、pvn、en、Mn分别为模拟量在sp(t)、pv(t)、e(t)、M(t)在n次采样时的数字量。


图2 PLC闭环控制系统方框图

在许制系统内,可能只需要P、I、D中的一种或两种控制类型。如可能只要求比例控制或比例与积分控制,通过设置参数可对回路进行控制类型进行选择。
3.2 输入输出变量的转换
PID控制有两个输入量:给定值(sp)和过程变量(pv)。多数工艺要求给定值是固定的值,如加热炉温度的给定值。过程变量是经A/D转换和计算后得到的被控量的实测值,如加热炉温度的测量值。给定值与过程变量都是与被控对象有关的值,对于不同的系统,它们的大小、范围与工程单位有很大的区别。应用PLC的PID指令对这些量进行运算之前,将其转换成标准化的浮点数(实数)。
同样,对于PID指令的输出,在将其送给D/A转化器之前,也需进行转换。
3.3 回路输入的转换
转换的步是将给定值或A/D转换后得到的整数值由16位整数转换成浮点数,可用下面的程序实现这种转换:
XORD AC0, ACO
//累加器
MOVW AIWO, AC0
//将待转化的模拟量存入累加器
LDW>= AC0, 0
//如果模拟量数值为正
JMP 0
//直接转换成实数
ORD 16#FFFF0000, ACO
//将AC0内的数值进行符号扩展,扩展为32位负数
LBL 0
DTR AC0, AC0
//将32位整数转换成实数
转换的下一步是将实数进一步转换成0.0~1.0之间的标准化实数,可用下面的式(3)对给定值及过程变量进行标准化:
RNorm=(RRaw/Span)+Offset (3)
式中:
RNorm-标准化实数值;
RRaw-标准化前的值;
Offset-偏移量,对单性变量为0.0,对双性变量为0.5;
Span-取值范围,等于变量的大值减去小值,单性变量的典型值为32000,双性变量的典型值为64000。
下面的程序将上述转换后得到的AC0中的双性实数(其Span=64000)转换成0.0~1.0之间的实数:
/R 64000.0, AC0
//累加器中的实数标准化
+R 0.5, AC0
//加上偏移值,使其在0.0~1.0之间
MOVR ACO, VD100
//加标准化后的值存入回路表内
3.4 回路输出的转换
回路输出即PID控制器输出,它是标准化的0.0~1.0之间的实数。将回路输出送给D/A转换器之前,转换成16位二进制整数。这一过程是将pv与sp转换成标准化数值的逆过程。用下面的公式将回路输出转换成实数:
RScal=(Mn-Offset)×Span (4)
式中,RScal是回路输出对应的实数值,Mn是回路输出标准化的实数值。
下面的程序用来将回路输出转换为对应的实数:
MOVR VD108, AC0
//将回路输出送入累加器
-R 0.5, AC0
//仅双性数才有此语句
*R 64000.0, AC0
//单性变量乘以32000.0
用下面的指令将代表回路输出的实数转换成16位整数:
ROUND AC0, AC0
//将实数转换为32位整数
MOVW AC0, AQW0
//将16位整数写入模拟输出(D/A)寄存器
3.5 PID指令及回路表



通过运行监控界面用户可以在触摸屏屏幕上直观的看到现场的生产运行情况。把电器柜所有转换开关置为PLC,系统得电后,在界面上选择PLC自动,通过点击屏幕上的“启动”按纽来启动系统,进入自动运行。屏幕上将动态显示各料斗中的配料量和其他设备如:混炼器、搅拌器、电机、各阀门的运行情况。
(1) 操作界面:当选择PLC手动时,就可以在操作界面对系统中的各个设备进行单控制,在、调试和紧急情况下使用。
(2) 参数设定:参数设定界面主要目的是方便对系统运行过程的一些重要参数进行修改。包括配料参数的设定,搅拌参数设定等。
(3) 物料管理:管理物料进料和进行物料用量统计。
(4) 统计报表打印:方便用户对运行过程中的归档数据,如生产记录、配料详细记录和物料消耗情况进行打印输出。
我们还充分利用西门子软件灵活多样、丰富的指令,设计出了模块化、结构化的程序,使得程序具有良好的可读性、可维护性。

3  物料传送控制
传动部分包括水平螺旋传送、垂直螺旋传送、缓冲罐、计量斗、混炼器、搅拌器和泥浆泵等组成。系统运行以后,水平螺旋和垂直螺旋将水泥传送到水泥缓冲罐,水泵将外界淡水送到水缓冲罐, 添加剂泵将各种添加剂传送到添加剂缓冲罐。PLC采集称重传感器数据,控制各缓冲罐出口阀做相应的动作。各计量斗秤值重量达到预先设定值,计量斗出口阀打开,在混炼器搅拌45s以后, 打开浆液阀,泥浆进入搅拌器。通过泥浆泵将泥浆输送到外界供现场使用。
为了使水泥在混炼器中搅拌均匀,减少灰尘,程序中设定水计量斗中的淡水排放完毕,然后打开水泥计量斗出口阀门。因为水泥是粉尘状颗粒,容易黏附在一起,因此,在水泥计量斗侧壁安装有振动器。

4  物料称重配料控制
该部份由称重传感器、电磁阀、料位传感器、行程开关等组成。输入量模块采集现场信号,传送到CPU模块进行计算处理,然后通过输出模块输出信号,控制现场各种开关、电磁阀和电机等。
根据原料配比不同,添加剂称重传感器大量程150kg,水称重传感器量程3t,水泥称重传感器量程6t。称重传感器将配料重量转换成(4~20)mA的电流信号,经PLC的模拟量输入模块进行A/D转换后输送到CPU与预先给定的重量进行比较,CPU按照给定的控制规律进行计算,然后发出控制信号控制各种配料严格按比例送入混炼器中搅拌。
在称重配料的过程中,机械装置运行时的波动,比如气动电磁阀气缸的压力波动,造成给料装置的动作滞后:物料下落的冲击力;配料系统发出关闭信号后原料的过冲量(空中余量),因物料料流的不稳定导致过冲量的随机变化(为关键的因素)。这些因素造成了称重配料误差。
为了减小称重配料误差,系统把称重过程分为粗称和精称两个阶段。在缓冲罐出口安装两个气缸串联。在粗称阶段,缓冲罐出口的两个气缸全部打开,缩短给料时间。当给料量达到设定量的90%,进入精称阶段,此时,关闭90%的缓冲罐出口气缸,小量给料以提高称量精度。系统中的机械结构、称重传感器、模拟量输入模块等环节都存在一定的误差,终反映为作用于传感器的实际值与触摸屏显示值之间的误差,这个差值我们称之为系统的非线性误差。这一误差可以通过函数校正的方式来。设作用传感器的力为F(i),对应的显示值为M(i),由数组F(i)和M(i)的拟合,可以得到一个校正函数:F=f(m)
由于系统误差是各个环节共同作用的结果,因此校正函数一般有多个拐点,为了保证测量精度,本系统中采用分段小二乘抛物线法来分别求出各段的拟合多项式:F=a+bm +cm2

5  结束语
该系统采用性高、抗干扰能力强的可编程控制器和触摸屏,可以实现PLC自动/手动和手动三种配料功能。当自动系统有故障时,可切换至手动方式配料,继续生产水泥浆,保证用户生产的连续性,减少损失。触摸屏编程为图形化操作,可以动态显示当前配、卸料等生产状态,简单直观,操作方便。可以存储实时生产数据,读取历史数据,实现生产数据打印。二次计量进料方法,使整个自动化搅拌系统精度得到了提高。水泥搅拌自动控制系统的研制成功改变了以前依靠进口设备的状况,大大降低了生产费用、提高了生产效率和系统的性。


1 引言
莱钢轧钢厂中小型车间加热炉为步进炉,用来对连铸坯进行加热。使用燃料为高炉和焦炉混合煤气,钢坯需要经五段加热区加热到适当温度后出炉。加热炉燃烧介质各参数的稳定运行非常重要,它直接影响到烧坯的质量,并涉及着生产等重大问题。在生产过程中对加热炉炉压和温度的稳定有严格的要求,比如燃气的流量和温度等等。要想实现这些参数的稳定,并且达到较好地配比有不同的方法可以实现。炉区仪控的热工检测控制量共573点,其中模拟量输入98点,模拟量输出24点,开关量输入261点,开关量输出190点。调节回路16套,分别对加热炉的煤气、空气的流量、压力,炉内温度,换热器的保护等进行控制。

随着微电子技术的发展,PLC产品在其功能和性能指标上都大大地丰富和完善,因此,我们就应用PLC的一些特殊功能模块和一些普通的I/O模块对加热炉的各个参数进行自动控制,包括提到的各种参数、以及通过PLC和变频器的通讯实现对变频器输出频率的控制。

2 系统构成
本系统上选用一台上位机MASTER VIEW,一台监控站Operate Station520配以ABB ADVANT BUILD软件包,PLC部分选用ABB MASTER PIECE200/1,它具有、运行、功能较强的特点。本系统大致可以分为三个部分;
(1) 仪控系统以及PID调节部分;
(2) 双交叉限幅燃烧系统;
(3) PLC和变频器的通讯部分。
系统构成框图如图1所示。


图1 系统配置图



3 仪控系统组成及控制功能
现仪控系统16套自动调节回路中,均采用PID调节,操作方式分为自动、手动方式,执行机构有14套电动方式、2套液动方式。操作站实行对炉子的状态监控、意外事件报警等功能。

3.1 仪控系统的检测
入炉煤气、空气的流量检测由管路孔板检测差压,经差压变送器转换成标准信号(4~20mA)进PLC。入炉煤气、空气的压力从管路出压口取煤气压力与大气压力比较所得差压信号,经差压变送器转换成标准信号进PLC。炉子的炉温(S型)、换热器处温度(K型)由热电偶检测进PLC。所有信号经PLC分别计算转换后,参与控制,并可在操作站显示。
3.2 加热炉压力控制
为保证助燃空气与煤气压力保持稳定、使炉内燃烧顺利进行,煤气和空气的压力进行控制。加热炉炉内压力过高,过低都不恰当,过高会使炉门喷火并损伤炉子设备,过低会使加热炉吸入冷空气,影响加热炉燃烧质量及效果,炉内压力的控制也很重要。
(1) 助燃空气压力控制
助燃空气压力的大小,是保证喷嘴正常工作的重要条件。助燃空气压力调节是PID调节。如果设定值与反馈值存在偏差,PID调节开始进行,尽可能在短时间内使偏差小。当反馈值大于设定值,经PID运算后向阀门输出控制信号,使阀门关小,于是压力下降,当反馈值小于设定值,经PID运算向阀门输出信号,使阀门开大,压力升高。
(2) 煤气压力控制
煤气压力控制阀主要起保护作用,煤气和空气若是出现低压,将会出现事故。所以在煤气和空气主管道上,分别装有两个低压开关,在换热器前后也各装有一个。任意一个低压开关动作,将会使煤气主关断阀都会自动关闭,停炉,保护加热炉。
(3) 加热炉炉内压力控制
炉内压力一般要求保持微正压控制。炉压滞后大,时间常数小,因此采用前馈—负反馈调节。系统调节方块图如图2所示。



图2 系统调节方块图


3.3 换热器保护
常温的煤气、空气通过换热器后以300-4000C进入炉内燃烧。换热器的温度不能过高,也不能过低。过高损坏设备,过低会使煤气结露,生成弱酸腐蚀换热器。

3.4 PlD调节
PID调节部分共16路,包括预热段、加热上段、加热下段、均热上段、均热下段煤气、空气的温度、流量等参数的控制。PID控制主要通过PID控制单元,该单元主要有以下特性:
(1) l00ms高速采样周期,实现了高速PID控制;
(2) 输入信号的抗干扰
滤波器衰减输入噪音,控制输入意外干扰,使PID控制成为有效的快速响应系统;
(3) 多种输出规格可供选择;
(4) 八组数据设置;
八个数值(如设(SP)和报警设置值)可以预置在八个数据组中;
(5) 可以用数据设定器输入和显示当前值;
(6) 可以用PLC程序输入和检索数据。
同时我们通过PLC的程序实现加热炉的双交叉限幅燃烧系统控制,从而实现了加热炉的稳定运行。
PID控制可以分为本地控制和远程控制两种模式,远程控制即通过PLC实现的控制,又有自动和手动两种方式,自动控制即由PLC进行全自动控制,不需要进行人工干预。手动控制即在上位机上给定一个阀位输出值,通过PLC对阀位进行控制。在正常情况下都是在远程控制模式下的自动状态进行,并且每个PID控制回路的SV值、PV值、OUT值都可以在上位机上用棒图显示出来,非常直观。
同时在上位机上可以很方便地修改各燃烧介质温度、压力以及每个控制回路的PID参数,如设定值(SV)、“P”值、“I”值、“D”值,并且操作界面非常友好,操作方便。

4 双交叉限幅燃烧系统
加热炉所用空气、煤气流量波动频繁,同时煤气的热值等因素也会影响燃烧效果。对这些不利因素,所用燃烧控制系统由温度控制和流量控制组成,在控制系统中设计了高、低选择器、系统运算单元和一些平衡换算单元,并辅有的温压补偿,加热区上下段的主副控制。
4.1 温压补偿
在气体流量控制中,由于气体所处的温度、压力不同,需进行温压补偿。在本加热炉燃烧控制中,空气温压补偿设为K1计算公式如下:


按式(1)计算出的数值K1放在AOC149中,各空气流量变送器测的实际数值乘以此稳压补偿,在参与计算与控制。
煤气温压补偿设为K2,

按式(2)计算出的数值K2放在AOC150中,各煤气流量变送器测的实际数值乘以此稳压补偿,在参与计算与控制。

4.2 双交叉限幅燃烧控制与实现
炉内分预热段、上加热段、下加热段、上均热段、下均热段。煤气、空气流量调节系统共有十路,由于控制原理基本相同,现仅以均热上段的燃烧控制为例进行说明。
(1) 燃烧控制系统原理
在煤气流量调节回路中,炉温PID的输出A1与根据实测空气流量折算成需的煤气流量之后,分别乘以一个偏置系数K3,得到信号A2,乘以一个偏置系数K4得到信号A3,A1、A2、A3三者经过高低选择器比较,选中者作为煤气流量PID的设定值。空气流量调节回路中,炉温PID的输出B1,与根据实测煤气流量折算成所须空气流量之后,分别乘上一个偏置系数K1得到信号B2,乘上偏置系数K2得到信号B3,B1、B2、B3三者经高低选择器比较,选中者乘量补偿系数,送到空气PID作为设定值。
其系统组成原理图如图3所示。



图3 双交叉限幅燃烧控制原理


(2) 系统调节过程及特点
在系统稳定状态时,温度PID的输出以A1送到煤气 流量调节回路PID作为设定值,以B1送到空气流量调节回路PID作为设定值。
在负荷剧增(温测<温给)时,温度PID的输出剧增.对于空气流量调节回路,随着B1开始增加时,B1<B2,低选器选中B1,空气增加,当B1正跳变到B1>B2时,低选器选中B2,B1被中断,同时B3<B2,高选器选B2,B2作为该回路PID的设定值,使空气流量随着煤气的增加而增加,交叉限制作用开始,当B2增加到B2>B1时,低选器又选中B1,B1又作为该回路PID设定值,交叉限制作用结束,系统稳定。对于煤气流量调节回路,随着煤气的增加,高选器选A1,而低选器中,开始时选A1作为该回路PID的设定值,煤气增加,A1>A2时,低选气选A2,A1被中断,煤气随着空气增加而增加,交叉限制作用开始,当A2增加到A2>A1时,低选器又选A1,此时A1>A3,使交叉限制作用结束,系统恢复稳定。负荷剧减时相反。
可见负荷增加过程中,先开空气后开煤气,煤气和空气交替逐渐增加,从而保证充分燃烧,不产生黑烟。负荷减少时,先关煤气后关空气,空气和煤气交替逐渐减少,保证合理燃烧,不会空气过剩,带走热量。
一般取:K1/K3=0.9,K2/K4=1.1。在运行时再根据炉子结构,煤气热值加以修正。

5 结束语
该系统应用加热炉后运行稳定,也降低操作者的劳动强度,受到生产厂家的;该系统的操作也非常方便,凡是需要修改的参数都可以在上位机或者监控站上直接输入,如变频器的起/停、基准频率、每个PID控制回路的参数值等;另外,该系统价格低,投资少,降低了产品成本,效益显著。






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