PLC在玻璃钢化生产线控制系统中的应用

麦兆昌

（佛山市顺德职业技术学院，广东佛山 528333）

在我国经济持续快速发展的今天，真空玻璃的使用范围日益广泛，在建筑、交通工具、家电等领域，都有着巨大的市场空间。钢化玻璃主要应用于玻璃家具、饰品、灯具以及门窗的制造中，其具有强度高、耐冲击性强、不易破碎、碎片无尖锐棱角等优点。自20世纪60年代PLC问世以来，其在数据处理能力、网络通信以及与DCS系统的融合这些方面飞速发展。玻璃钢化生产线对于控制系统的可靠性、稳定性以及控制精度有很高的要求，全面自动化是玻璃钢化生产线控制系统的主要研究方向。

1 控制方案的提出

1.1 原电气控制系统存在的不足

在我国目前玻璃钢化生产线所采用的电气控制系统，主要使用继电器控制和单回路控制仪表、定时器，其控制手段相对落后，在生产过程中主要存在以下不足：

（1）可靠性相对较低。由于生产线环境恶劣，而控制设备的防护等级偏低，抗干扰能力较弱，其所采用的控制器件品质不高，导致控制系统的可靠性降低。在生产过程中经常会由于继电器触电接触不良、绕线圈过热以及定时器误动，导致正常的生产受到影响。

（2）废品率高，生产效率低。由于系统对加热控制的精度偏低，导致热炉的目标温度偏差较大，致使玻璃受热不均，生产品质难以保证。在生产过程中，为了防止玻璃与炉壁相撞，不得不对每炉的玻璃数量相应减少，导致产量降低，无形中导致了生产成本的增加。

（3）数据设置困难。在生产过程中，经常需要对加热区温度、玻璃进料和出料的距离、加热和冷却摆动距离、加热冷却时间、风机启动延时时间等工艺数据进行修改。现有系统对与这些工艺数据的设定，需要对单回路调节仪表进行逐个调整，一方面浪费时间及人力物力，另一方面调整精度也无法控制。

（4）控制功能不完善。由于直接将较高的工艺温度作为目标对加热辊进行加热，会导致加热辊烧炸，因此在每批玻璃生产过程中，第一次开炉加热时，其温度不能设定在生产时的工艺温度之上，只能逐步的手动提升设定温度。另外，系统不能自动启动下一炉，在每炉生产结束后，操作人员都需要重新将热炉手动起动。

1.2 系统的改造方案

鉴于现有设备有存在上述问题，我们提出了系统改造方案。控制系统主要采用下述一些器件和装置。

（1）系统采用PLC作为中心控制器。主要完成对温度控制的计算以及输出、控制系统逻辑、延时定时控制、位置计数、报警等工作。

（2）多路热电偶温度采集模块RNT410对现场12路温度进行测量。其与PLC通过485串行通信总线联接，以0.1℃为单位上报各路温度数据，由PLC计算出12个区所需的加热时间比例，并输出控制。

（3）通过在加热辊及冷却辊上安装光栅编码器，来对玻璃的运动进行感知，其分辨率为1 000线/圈。

（4）加装人机界面触摸屏，完成对现场实时数据和动作过程的监视，以及各类参数的设定下装。

2 控制系统各部分简介

（1）PLC。PLC是一种计算机控制器，其能够适应恶劣的生产线环境，具有可靠性高、价格低、编程简单等特点。其外部接口包括输入、输出点、通信口等。PLC的用户程序，可使用PC机经由应用编程软件编制，并用下载电缆将该程序下装至PLC的CPU单元，经调试成功后即可运行。

（2）人机界面。人机界面设备在生产线上实时数据的显示方面具有十分明显的优势，可以使用十进制、十六进制、二进制以及ASCII等字符方式来显示物理量，字符大小可以随意调整，甚至可以以棒图、曲线图、仪表指针图及饼图方式显示数据，给操作人员的观察与判断带来了很大方便。

（3）热电偶温度采集模块。近年来热电偶温度采集模块的出现，给生产现场温度测量的科学性、精密性提供了可能。其主要通过多路模拟量开关和高精度模/数转换器，采集温度电信号等物理量，将其转换为数字量，再通过微处理器转换为温度值，并通过485串行通信总线上传至PLC，减少了PLC的工作量。

3 PLC硬件组成及软件功能介绍

3.1 PLC硬件组态

本系统CPU可编程控制器，输入数字量为24点，输出数字量为16点，再增加需3个EM222数字量输出扩展模块，可满足控制系统的输入输出要求，有两组通信接口，PORT0与触摸屏POD通信口相连，PORT1与温度模块RM410接口相连。

3.2 PLC软件简介

PLC的编程使用steP7—micro/win3.01中的语句表和阶梯图，主要特点如下：

（1）温度控制。系统初次上电开始加热时，其升温方式采用阶梯式方法，首先将100℃作为温度控制目标，在全部加热区的温度都达到100℃后，再自动上调至200℃，直至达到目标工艺温度（本系统设计为600～800℃）

（2）工艺参数选择。本系统在PLC以及POD程序中增加了“选择工艺参数”的功能，根据不同的玻璃种类，选择不同的工艺参数，系统会自动选择对应的目标工艺温度、报警保护温度以及加热冷却时间。

（3）针对加热炉的12个温控区相互不独立，温度互相影响的情况，应根据具体情况设定PID参数。

（4）报警功能。本系统报警功能包括电动机过流报警、通信出错报警等。

（5）数据记录功能。本系统能够根据实际需要设定数据记录时间、记录表格，并有累计运行时间记录、生产记录等功能。

4 钢化玻璃生产线PLC控制流程

钢化玻璃生产线PLC控制流程包括：

4.1 主程序流程

上电调用初始化程序-定时与测温模块通信，成功后进行各路的PID计算-进行上料控制-按照起动命令进料-加热到位后进冷却区-冷却时间到，编码器数据到后允许下料。

4.2 接收温度通信字节中断程序流程

开始接收通信字节-若接收第一字节不等于3AH则自动退出，停止接收-将本次接收的变频器数据送至存储区-若接收计数器等于0，则禁止接收和超时中断-接收通信字节结束。

5 结束语

PLC在玻璃钢化生产线控制系统的应用，提高了生产效率，降低了废品率及生产成本。其友好的人机界面，可以有效保证操作人员对于本系统的检测、控制和维护保养工作。

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