PE01输入模块
PE01输入模块



1引言

隧道窑是一种连续式窑炉，主要用于陶瓷建材、日用陶瓷等烧制，就其结构而言主要由预热区、高温区、急冷区和缓冷区组成，隧道窑的控制涉及风机的控制、温度的检测、压力的检测，温度的控制、压力的控制以及其它控制。将CAN总线技术应用在隧道窑控制系统，可以很好地满足温度和压力实时控制的要求，系统通信速***、稳定性强，而工业级人机界面的参与，使得控制系统更加直观化，易于用户使用和操作。下面以河北唐山某陶瓷厂的一条隧道窑为案例，介绍其控制系统的实现过程。

2控制对象

此窑是一条80m长的燃气隧道窑，共有温度检测点20个（K分度12个，S分度8个），其中10个温度点受控，压力检测点2个，10个燃气执行器，10只烧嘴火焰检测，风机有：排烟风机2台（一用一备）、助燃风机2台（一用一备）、急冷风机2台（一用一备）、缓冷风机2台（一用一备）、抽热风机2台（一用一备）、窑头窑尾气幕风机各1台。10点温度控制是通过控制执行器阀位大小，改变燃料注入多少，从而使温度稳定。2点压力控制通过调节排烟风机和急冷风机转速来控制，即通过调节排烟和急冷变频器频率来控制压力。此外还有风机连锁，烧嘴熄火报警及各类故障报警。

3窑炉控制系统的组成

本控制系统由3台嵌入式PLC（EASY-M2416R）、2台CAN-AD1216、1台CAN-AD1208、1台CAN-DA1208等部分组成。其中，嵌入式PLC用于逻辑开关量的控制，PID运算，以及通过CAN总线与下级的模块进行通讯；温度采集模块CAN-AD1216用来完成20点温度模拟量的采集；压力采集模块CAN-AD1208用来采集2点压力信号；模拟量输出模块CAN-DA1208用来控制风机变频器。

作为本系统的控制核心嵌入式PLC Easy-AD1216，下层网络采用CAN总线来进行通讯，对上分别用RS0口与HMI（人机界面），RS1口与计算机进行通讯。其特点如下：

3.1 有比较强大的通讯功能：

一路CAN总线接口在应用层作了标准规划，凡遵循该标准的CAN总线设备，可以通过CANSET软件设置CAN网络配置文件，固化到EASY-M2416R中，就可以把该设备映射到CAN网络中。CAN总线由于具有良好的实时性、可靠性、抗干扰能力及检错能力，所以在一些条件比较苛刻的场合里广泛应用。

另外，串行口 RS0可用于梯形图程序及上位机的监控，还可以与人机界面通讯；串行口RS1可用于CANSET软件生成的CAN网络配置文件，还可以通过RS485网络连接第三方设备，如PC、三菱PLC。由于各个网络都是独立的，同个PLC在连接多个模式的网络也不会受影响。

3.2有和三菱相当的运算速度和几乎完全兼容的开发环境：

经过测试，基本指令的运算速度在0.5u/步以下，和三菱FX2系列的PLC相当，这对于控制要求不是很高的用户来说已是足够了。它的梯形图以及指令和三菱PLC的也是完全兼容，并且都能在三菱编程软件里很好的运行。这对于使用过三菱PLC的用户来说减轻了很多的困难。

3.3独立开发的CAN总线互联CANSET软件：

CANSET软件能很轻松方便的完成通讯设置。设置内容包括：网络设备总数、网络设备地址、网络通讯数据的内容、网络数据通讯速度等。它还能根据用户的需要，灵活设置每个设备的任务级别，以***网络资源的合理分配。处于下层网络的AD和DA，以及Easy-M2416R设备，遵循CANBUS协议的接口，能很方便地连入CAN总线网络中，成为系统的一部分。

4系统功能的实现

4.1所有的逻辑控制和PID控制都由Easy-M2416R完成，在CAN总线网络中三台PLC中任选一台作为主站，这里选Easy-M2416R-1作其主站。它通过CAN总线与下层网络的每个设备进行通讯，两个设备之间的通讯也必须由主站来完成。同时它又作为从站与PC（上位机）和HMI（人机界面）进行通讯。

4.2整个CAN总线网络互联也全由CANSET软件来实现，它是图形化界面的软件，设置起来十分简便，并且在PLC的梯形图中除了地址和主从站外无需再对其他相关内容进行设置，在一定程度上简化了程序设计的工作量。下图是在CANSET下设置的本系统CAN网络配置：

4.3系统具有很好的扩展性和可维护性，在工作环境改变时，可灵活增添或减少设备。实现起来也只需在CANSET软件中来设置即可，不用考虑其他事项，这为系统的不断完善和升级换代奠定了很好的基础。

4.4系统工作流程：下层网络的AD1216、AD1208设备把采集上来的温度和压力信号转化为数据信号上传到Easy-M2416R-1；通过PID运算，控制各个执行器的正反转和DA的输入值，从而控制窑炉的各段温度和压力；另外在逻辑控制上完成各个风机和电磁阀的控制。下面是其中一路执行器正反转控制的梯形图程序：

4.5人机界面通过串口RS0与EASY-M2416R-1连接，实现整个系统运行监控，其画面包含：现场模拟图、风机状态指示、温度压力显示、各种参数设置、变频调节、实时温度曲线图、设定温度曲线图以及报警信息。下面是本系统的主画面：

5结束语

由于嵌入式PLC EASY-M2416R兼有CAN总线接口和与三菱相同的数据链协议接口、编程环境等特色，因此它既能很好的构建以CAN总线为下层网络，又能构建以RS485和RS232总线为上层网络的系统。将它应用在隧道窑炉系统，既可以满足底层的控制又可以满足上层的监控，尤其是CAN总线的应用，使它的实时性、灵活性、组网方便性以及可维护性得到很好的***。

SIEMENS ND63T100 NSPP ND63T100
TEXAS INSTRUMENTS PLC 305-25N NSPP 30525N
BARBER COLMAN A-11844-1 USPP A118441
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-5047A NSFP 5005047A
TEXAS INSTRUMENTS PLC 0983801-0003 USPP 09838010003
Panasonic MDD153A1W AC Servo Drive
STEARNS 108778105007 NSFP 108778105007
ASEA BROWN BOVERI YYT-102B USPP YYT102B
REXROTH HNF01.1A-M900-?R0026-A-480-NN?NN NSFP HNF011AM900R00?26
ASEA BROWN BOVERI P-HC-BRC-30000?000 NSFP PHCBRC30000000
SAJF// PANASONIC MSD043A1XX AC SERVO DRIVE USED
GENERAL ELECTRIC DS3800HSCC1D USPP DS3800HSCC1D
ALLEN BRADLEY 1334-COB-T1 USPP 1334CO1
Panasonic AC Servo Driver MSD013A1XXF Free Ship
ASEA BROWN BOVERI YST45-28 NSFP YST4528
PANASONIC SERVO DRIVE MSDA013A1A
TERAOKA TPB-1770-2 USPP TPB17702
GENERAL ELECTRIC DS3800HSCC1D USPP DS3800HSCC1D
PERCEPTRON CAMERA TRICAM SURFACE SENSOR 912-0007
TEXAS INSTRUMENTS PLC 2587695-8033 NSFP 25876958033
TEXAS INSTRUMENTS PLC 6EA1710-0AA00-?2AA1 USPP 6EA17100AA002A?A1
MITSUBISHI A1SJ71E71N-B2 NSFP A1SJ71E71NB2
Siemens Texas Instruments 555-1105 PLC
PANASONIC MFA024LA2NS AC SERVO MOTOR 1
ASEA BROWN BOVERI PCU-03 USPP PCU03
SQUARE D 30528-001-57 NSFP 3052800157
Panasonic/Nais Servo Driver MCDHT3520 NIB!
Panasonic AC Servo MQDB012AAD (V3)
MILLTRONICS 86112010 NSFP 86112010
MITSUBISHI A1-71SHCPU USPP A171SHCPU
"NEW" PANASONIC Servo Motor MQMA022A1A CNC/ROUTER
ASEA BROWN BOVERI 3HAB-2206-1/1 USPP 3HAB220611
Texas Instruments / Siemens: 505-4732 24VDC Output Mod
ASEA BROWN BOVERI DSCS-131 USPP DSCS131
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-6860 NSFP 5056860
ASEA BROWN BOVERI ACX550-U0-06A1?-6 NSPP ACX550U006A16
TEXAS INSTRUMENTS PLC 5TI-3102 USPP 5TI3102
TEXAS INSTRUMENTS PLC 100-3103 USPP 1003103
COMPUMOTOR PK-130H USPP PK130H
PERCEPTRON CAMERA TRICAM SURFACE SENSOR 912-0015
FINCOR ACE-F-460V--?7.5HP NSPP ACEF460V75HP
ASEA BROWN BOVERI DSCS-131 USPP DSCS131
ASEA BROWN BOVERI 57120001-DP USPP 57120001DP
ARO 93970309 USPP 93970309
HITACHI LINK-SH NSPP LINKSH
FLUID METERING IDS2000A USPP IDS2000A
Panasonic AC Servo Driver MSD013A1XXF Free Ship
TEXAS INSTRUMENTS PLC 2594424-0002-U?L USPP 25944240002UL
DETRONICS R9107A1001 USPP R9107A1001
ASEA BROWN BOVERI 57120001-HA USPP 57120001HA
TEXAS INSTRUMENTS PLC 2497447-0001 USPP 24974470001
One MSMA***ZA1A Panasonic AC Servo Motor Free Ship
VIDEO JET 29900 NSFP 29900
TEXAS INSTRUMENTS PLC 5TI-1034-2 USPP 5TI10342
Texas Instruments PM550-301
ALLEN BRADLEY 2711-K6C8 USPP 2711K6C8
TEXAS INSTRUMENTS PLC PFS-3607 USPP PFS3607
ASEA BROWN BOVERI 3HAA2207-002 USPP 3HAA2207002
Texas Instruments 5TI-1034-2
SIEMENS/TI/TEX?AS INSTRUMENTS 500-2109 CONTROLLER**NI?B**
PERCEPTRON 515-0108 DIGITAL SPOT LIGHT W/ MOUNT
TEXAS INSTRUMENTS 464718-1 EJECTOR DRIVER ASSY 464718
TEXAS INSTRUMENTS PLC 7MT-400 USPP 7MT400
Panasonic AC Servo Amplifier MUDB042AAD new
FANUC A80L-0001-0273 USPP A80L00010273
GENERAL ELECTRIC 531X300CCHAEM2 NSPP 531X300CCHAEM2
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4316A NSPP 5054316A
FANUC A16B-0160-0542 USPP A16B01600542
BALDOR DBSC1105-BAA USPP DBSC1105BAA
TEXAS INSTRUMENTS 305 05B PROGRAMMABLE CONTROLLER ASSEMBLY
Texas Instruments Slot Rack w/ (12) Module(s) 505-6851A, 505-4232 etc D14
CONTROLOTRON 994DN5GS-3 NSPP 994DN5GS3