西南林業大學本科畢業（設計）論文（ 2016 屆）題目：窯爐電氣控制系統的電氣原理設計 教學院（系、部）機械與交通學院 專 業 機械設計制造及其自動化 學生姓名 羅天華 指導教師 李瑋 （教授）評 閱 人 （教授） 2016 年 月 日 摘要窯爐電氣控制系統電氣原理設計 羅天華 （西南林業大學 機械與交通學院 云南 昆明 650000） 摘要：窯爐是用耐火材料砌成的用以燒成制品的設備，是陶藝成型中的必備設施。人類上萬年的陶瓷燒造歷史，積累了豐富的造窯樣式和經驗。從原始社會的地上露天堆燒、挖坑筑燒到饅頭狀升焰圓窯、半倒焰馬蹄形窯、半坡龍窯、鴨蛋形窯，再到現今的室內氣窯、電窯，窯爐科技在不斷改良發展中。 本文是針對窯爐電氣控制原理及控制要求等，在查閱相關文獻的基礎上，通過現場調研分析窯爐的工作原理，根據窯爐加工工藝及控制要求的分析，完成了該設備的電氣原理設計。通過該設計，將自己所學的理論知識和實踐結合起來，真正了解了工業控制在工廠中的應用。對自己所學專業也有了深刻的認知和了解。 關鍵詞：窯爐；電氣原理；加工工藝；電氣控制IFurnace temperature control system based on PID (integral structure part)Luo TianhuaSchool of mechanical and traffic engineering, Southwest Forestry University, Kunming, Yunnan 650000, ChinaAbstract: the furnace is built with refractory materials used to burn the equipment, is the necessary facilities in the ceramic molding. Millions of years of human porcelain history, has accumulated rich experience and made kiln style. From the primitive society to open pile burn, digging for building burned to the steamed bread shape up draught round kiln, half pour flame horseshoe shaped kilns, Banpo kiln, duck egg shaped kiln, and then to todays indoor gas furnace, electric furnace, furnace technology in continuous improvement in the development.This paper is based on the principle of PID control furnace temperature and control requirements, etc., based on access to relevant literature, through the field investigation and analysis of the working principle of the furnace, completed the overall structural design of the equipment. Through the design, the knowledge and theory of the combination of the PLC and the host computer has a more profound understanding of the design.Key words: kiln; upper computer; PLC;II 目錄目錄窯爐電氣控制系統電氣原理設計I1 緒論51.1 概述51.2 基本介紹51.2.1 設計意義51.2.2 功能介紹52. 窯爐結構72.1 機械結構72.1.1 本窯爐技術參數72.1.2 窯體結構82.1.3 窯車結構92.1.4 排煙系統92.1.5 燃燒系統102.1.6 冷卻系統102.2 控制系統102.2.1本控制系統特點112.2.2自動控制系統的控制內容113. 窯爐工藝分析133.1 整體結構示意133.2 工作原理及操作流程133.2.1自動調控原理133.2.2操作流程143.3工藝對比154. 電氣控制原理設計174.1 電氣控制選型174.2電氣控制原理介紹184.2.1電氣原理184.2.2 I/O分配表27第5章 總結與展望315.1總結315.11論文主要內容315.12論文設計總結315.2展望31參考文獻31導師簡介33致謝34附錄35參考文獻. .23導師簡介.24致謝.25附錄.2351.緒論1 緒論1.1 概述窯爐是用耐火材料砌成的用以煅燒物料或燒成制品的設備，本文是圍繞梭式窯的電氣原理進行設計。它的主要特點是生產方式和時間安排比較靈活，對燒成品種的適應性強，因此既可作為主要燒成設備，用于小批量多品種的產品生產，滿足市場多樣化的需求；又可作為輔助燒成設備，用于產品的燒成和新產品的試生產。本窯爐是一種現代化的間歇窯爐，使用天然氣作為燃料，通過熱電偶等儀表采集數據傳送給PLC，通過PLC程序運算，其輸出實現各閥門開度和電機運行的控制，同時根據儀表實時數據進行反饋調節，以達到所需控制參數要求的自動化控制的目的。同時，本文對窯爐的輔助設備如窯車，窯門和烘房的電氣控制進行簡要說明。1.2 基本介紹1.2.1 設計意義 梭式窯與輥道窯及隧道窯相比較，具有占地少、建設周期短、投資少、周轉靈活、低風險、操作簡便等優點。但是，目前一些廠家所使用的國產中小型梭式窯爐，仍存在著許多缺陷，主要體現在能耗高、溫差大、燒成合格率低、使用壽命短、焙燒過程難控制不合理等方面。1.2.2 功能介紹 梭式窯是間歇燒成的窯，跟火柴盒的結構類似，窯車推進窯內燒成，燒完了再往相反的方向拉出來，卸下燒好的陶瓷，窯車如同梭子，故而稱為梭式窯。梭式窯是一種以窯車做窯底的倒焰(或半倒焰)間歇式生產的熱工設備,也稱車底式倒焰窯，因窯車從窯的一端進出也稱抽屜窯,是國內近十年來發展最為迅速的窯型之一。梭式窯除具有一般倒焰窯操作靈活性大，能滿足多品種生產等優點外，其裝窯、出窯和制品的部分冷卻可以在窯外進行，既改善了勞動條件，又可以縮短窯的周轉時間。但由于間歇燒成，窯的蓄熱損失和散熱損失大，煙氣溫度高，熱耗量較高。新型節能型梭式窯改進了窯體砌筑結構，增設了廢氣余熱利用裝置，使這一缺點很大改善。1.2.3 完成的主要工作1）根據窯爐工作情況，對窯爐結構進行說明。2）通過電氣原理設計，對窯爐的控制系統和工作原理進行了分析。3）通過電氣原理圖，對窯爐工作的每一環節進行說明。2.窯爐結構2. 窯爐結構2.1 機械結構 本窯爐機械結構部分包括窯爐基礎、窯體、窯車、排煙系統及燃燒系統。2.1.1 本窯爐技術參數如下表2-1所示，表2-1 序號名 稱單位指標備注1產品類型電瓷2窯總容積m19515.6*5*2.53有效裝載容積m1462.2*4.8*2.3*6臺車4窯車總數輛12窯內6部，窯外6部5燃料種類天然氣6燃料熱值KCal/Nm384007燒成周期小時40-120冷-冷8燒成合格率%989燒成溫度125010最高燒成溫度130011窯內溫差保溫階段2升溫階段40/h5儀表顯示溫度12燒嘴支14施能SINON13窯體外表溫度50環境溫度為20時14溫度控制方式自動西門子PLC_VIPA15助燃風預熱304不銹鋼換熱器16窯壓控制方式自動17風機控制方式自動18排煙方式機械下排煙19排煙風機臺32kw*1 變頻20助燃風機臺22kw*1 變頻21調溫風機臺18.5kw*1 變頻本窯爐為先進的輕型裝配式結構，窯爐及產品比較重，對基礎和地基的要求很高。同時因窯爐存在振動，因此地耐力按常規要求需達到6-8噸/以上。基礎的厚度要求為300mm，其中由下至上分別為100mm厚C15混凝土墊層和200mm厚C20鋼筋混凝土，窯體置于鋼筋混凝土之上。軌道上平面標高為0.000M，窯基礎上表面標高要求為-0.090M，停車道基礎上表面標高-0.090M，因此對地下水無特別要求。基礎底部地基要求加37灰土夯實。2.1.2 窯體結構梭式窯窯體由鋼結構和砌體兩部分組成。窯體鋼結構系由型鋼和鋼板制作而成的全封閉式框架結構，既作為窯砌體的支撐和窯頂的懸掛承重結構，又是對窯側墻的維護和加固密封。窯架立柱（兩側）采用14槽鋼，門框立柱采用20槽鋼，窯頂橫梁采用18工字鋼，窯外表面采用4mm厚鋼板裝飾。砌體全部包含于鋼結構內面，由側墻、窯頂及窯門、燒嘴等部分組成，如表2-2所示。 表2-2 材料表部位耐火材料總厚度窯墻230mm JM28輕質莫來石磚+115mm聚輕高鋁+120mm硅酸鋁纖維465mm窯門230mm JM28輕質莫來石磚+115mm聚輕高鋁+120mm硅酸鋁纖維465mm窯車煙道230mm輕質粘土磚，116mm紅磚側壁67mm高鋁磚窯頂250mm JM28輕質莫來石磚，40mm硅酸鋁纖維氈，10mm搗打料300mm采用高速燒咀10套，窯墻兩側各5套，上下呈品字布置。l窯車中央位置設置排煙口（窯體橫向），窯內煙氣經過窯車吸火孔，再經過煙道由排煙風機強制排出,煙道一側設置自動滲冷風機構，其管徑為400mm，用來調節煙氣溫度并使煙道內煙氣再度充分氧化，使煙氣排出達到國家標準。2.1.3 窯車結構該窯配有6部窯車，設備用6部窯車。窯車框架采用14槽鋼結構，砌體為重、輕質磚混合結構。既承重又輕便節能。車軸用45#圓鋼加工而成，車輪為鑄鋼結構，軸承采用耐溫250的高溫窯爐專用軸承。窯墻與窯車曲封采用新型磨擦曲封型磚曲封砂封結構，窯車與窯車砌體之間采用耐火纖維棉擠密曲封結構。封閉嚴密，阻止熱風下串，保護窯車車輪。 2.1.4 排煙系統該梭式窯采用機械下排煙方式。每部窯車排煙口位于窯車中間，用一煙道底部排煙，窯車排煙口和窯底排煙口應對接良好。每部窯車的煙氣經窯車垂直煙道向下排煙，于窯體底部位置與總煙道連接，匯總后經換熱器再由排煙風機排出。同時在排煙管道上設置調節閘板，可將煙氣進行余熱利用，煙道內設有不銹鋼換熱器，以提高助燃風溫度，當窯溫950時，助燃風溫度不低于350。窯車煙道下部各設有調節窯壓、加冷風（降低煙道溫度，延長排煙風機壽命）的碳鋼閘板，排煙風機采用普通風機，排出管道用碳鋼制作。2.1.5 燃燒系統燃燒系統由燃氣系統、助燃風系統組成。（1）燃氣系統燃氣系統及燒嘴布置。燃氣系統材料采用鍍鋅成型鋼管制作，燃氣總管連接于廠方燃氣總管道，燃氣主管上設置截止閥、過濾器、減壓器、電磁閥、燃氣壓力表、壓力傳感器等裝置。每個燒嘴上均設有截止閥、電磁閥。最好后送入燒嘴進入窯爐使用。全窯共設置10只高速調溫燃氣燒嘴，每支燒嘴對應一個溫度測點，每個溫度控制點對應1支S分度熱電偶，燒嘴在窯爐上下部交錯布置，通過熱氣流在窯爐內的高速循環，有效地平衡兩側上下溫差，實現小于5的溫差要求。每只燒嘴前配有助燃風支管、二次風支管和燃氣支管，各支管上設有手動球閥。（2）助燃風系統助燃風機由變頻器自動控制。助燃風經不銹鋼換熱器加熱后，分成支管與燒嘴相連，同燃氣支管一道參與燒嘴燃燒。助燃風系統管路采用不銹鋼制作，減少管路銹蝕對產品的影響，提高產品的成品率和管道的使用壽命。2.1.6 冷卻系統冷卻系統采用燒嘴二次進風的結構對產品進行冷卻，二次調溫風機由變頻器自動控制，系統管路采用不銹鋼制作。本系統很好的安裝冷卻曲線進行冷卻，而且靈活性非常強。2.2 控制系統自動控制系統(automatic control systems)是在無人直接參與下可使生產過程或其他過程按期望規律或預定程序進行的控制系統。自動控制系統是實現自動化的主要手段。簡稱自控系統。自動控制系統主要由:控制器，被控對象，執行機構和變送器四個環節組成。2.2.1本控制系統特點電瓷梭式窯控制過程通常呈現大滯后、非線性、時變性等特點，而且大型電瓷梭式窯加熱空間大，溫度場存在強耦合、現場強干擾，給氣氛溫度的控制帶來極大的不確定性，嚴重影響產品質量。因此改善解決電瓷梭式窯氣氛溫度控制系統以滿足電瓷工藝要求具有重要的現實意義。該控制系統采用西門子SIMATIC-STEP7.0全集成化可編程控制器作為主控設備，該控制器集優越的控制、管理一體化性能和高可靠性于一體，并具有良好的人機接口及方便的操作性。系統采用氣氛-溫度雙動態控制技術，通過MATLAB仿真和大量的實際運用經驗，表明該系統對于多輸入多輸出、純滯后、強耦合系統，具有良好的跟蹤性能，大大提高了窯爐的自動控制水平，并且有效的保障了企業在對電瓷產品對氣氛、溫度等熱工參數的嚴格工藝要求。在保證產品燒成質量的前提下，大幅度的降低了燃料的消耗，節能減排的技術指標處于國內領先水平。2.2.2自動控制系統的控制內容本自動控制系統包括：燒嘴溫度控制，點火控制，燃氣控制，壓力控制和助燃及調風控制。l燒嘴氣氛溫度控制： 采用專利技術氣氛-溫度雙動態交叉控制算法，SIMATIC-STEP7.0控制系統中的閉環控制單元會根據當前的工藝曲線中對氣氛、溫度要求來自動調節該區執行器大小以及相互之間的比例來滿足對氣氛（空燃比）和溫度的要求，在整個燒制過程中的流量、溫度、閥位有完整自動記錄。電腦自動、手動、硬手動無擾自由切換。l多狀態點火控制：由于考慮到因外部停電的這特殊現象，目前其他廠家的控制系統在點火控制上均為手動將排煙、助燃、燃氣、各分區開度手動調節到某個值，然后手動現場點火，準備時間長、點火易滅火。針對這一現象我公司采多狀態點火控制，根據不同窯內溫度段，從知識庫中自動調入不同的開度，完成自動一次性點火。遠程點火與現場點火雙備份控制。滅火自動切斷該燒嘴電磁閥，報警并記錄。l燃氣總管自動控制：在燃氣總管上加裝壓力傳感器，壓力能在電腦上顯示并記錄。在燃氣總管上加裝電動執行器，燃氣壓力超壓欠壓自動報警并切斷燃氣總閥。安全連鎖助只有在排煙風機、助燃風機正常打開的情況下系統允許打開燃氣總管電磁閥。l窯壓（排煙）自動控制：安裝窯壓壓力傳感器，窯壓超限自動報警。壓力傳感器傳回的信號作為排煙控制的信號輸入，SIMATIC-STEP7.0控制系統中的閉環控制單元會根據當前的工藝曲線中對窯壓的要求自動調節排煙變頻器的大小，讓窯壓控制在要求之內。安全連鎖如果排煙風機出現故障報警，系統自動切斷燃氣總閥停窯。電腦上可以手動自動切換。在排煙風機上裝有熱電偶，當溫度超過設定值時，系統會自動調節參冷風閥，防止損壞風機。l助燃風機自動控制：對助燃風機變頻器自動控制，SIMATIC-STEP7.0控制系統中的閉環控制單元會根據當前的工藝曲線中對助燃風壓力要求自動調節助燃變頻器的大小。安全連鎖助如果助燃風機出現故障報警，系統自動切斷燃氣總閥停窯。電腦上可以手動自動切換。l調溫風機自動控制：對調溫風機變頻器自動控制，SIMATIC-STEP7.0控制系統中的閉環控制單元會根據當前的工藝曲線中對調溫風的要求自動調節變頻器的大小。電腦上可以手動自動切。3.窯爐工藝分析l3. 窯爐工藝分析3.1 整體結構示意全窯共設置10只高速調溫燃氣燒嘴，每支燒嘴對應一個溫度測點，每個溫度控制點對應1支熱電偶，燒嘴在窯爐上下部交錯布置，通過熱氣流在窯爐內的高速循環，有效地平衡兩側上下溫差，實現小于5的溫差要求。每只燒嘴前配有助燃風支管、二次風支管和燃氣支管，各支管上設有手動球閥。如圖3-12所示。 圖3-1 整體結構示意圖 3.2 工作原理及操作流程3.2.1自動調控原理通過品字型噴嘴對窯爐內進行加熱并產生對流，使窯爐內溫度均勻，以保證產品質量。用熱電偶實現溫度反饋并通過上位機和可編程序控制器實現自動控制。實時溫度通過熱電偶傳送到PLC調溫模塊，控制系統中的閉環控制單元會根據當前的工藝曲線中對燃氣的要求自動開大或減小執行器的開度。當溫度過高，風閥開度減小，減少助燃風進入窯爐內，同時氣閥開度減小，使噴嘴處溫度減低。反之，風閥開度增大，風閥開度增大，使溫度升高。溫度反饋調節控制如圖3-2所示。圖3-2溫度反饋調節 3.2.2操作流程窯爐準備啟動前，檢查指示燈等儀表是否正常。然后打開排風閥排出窯內雜質氣體，一段時間后打開配風閥使窯內充進外部空氣，之后通過壓力傳感器檢查窯內壓力是否符合點火要求，檢測達到一定壓力后自動打開燃氣閥通進天然氣，同時檢查是否有漏氣現象，若一切正常則點火器自動啟動。成功啟動后，窯爐內溫度將按預先設定的溫度曲線進行自動調節。見圖3-3系統示意圖。圖3-3系統示意圖 3.3工藝對比為了方便說明，選擇了市場上暢銷的日本某公司的梭式窯技術參數進行對比。如表3-1所示。表3-1對比圖對比項目對比性能指標日本xxx公司本項目窯爐技術性能燒成溫度升溫濕度范圍2050/h可調050/h可調保溫范圍0/h0/h降溫范圍50100/h可調35120/h可調終火溫度分布t10t10燒成氣氛氧化階段O2: 1012%可調O2: 012%可調還原階段CO: 35%可調CO: 0.25%可調窯壓氧化階段020Pa可調-1020Pa可調還原階段1030Pa可調030Pa可調使用性能窯爐調試31燒成合格率95%99%與傳統手動控制節能比較節能3-8%節能5-20%容易看出，本項目梭式窯的調溫范圍明顯高于該暢銷品牌。而燒成產品合格率和節能性也更高。4.電氣控制原理設計4. 電氣控制原理設計4.1電氣控制原理介紹4.1.1電氣原理在此對本梭式窯主要電氣控制部分進行介紹。一、外部電源及電柜電源設計如圖4-1所示。圖4-1外部電源示意圖如上圖所示，外部380V電源經總空開接入控制電路，之后進入排煙風機的變頻器，排煙風機變頻器由PLC控制，達到變頻條件時KA0，KA6接觸器吸合，變頻器開始對排煙風機實行控制。另外，由于窯爐屬于大型電氣設備，需要配備防雷器以保證雷雨天可以安全工作，所以從外部電源引220V電，經電磁繼電器連接防雷器及后面的電器元件，并接地。 圖4-2 電柜接線示意圖如上圖所示，電柜內部采用220V交流電源，220V柜體散熱風扇和220V維修插座及220V照明電源。控制電路PLC供電采用3個24V直流電源。當電柜內各元件正常工作時有黃色指示燈閃爍。二、排煙、調溫、助燃電機圖4-3 調溫及助燃模塊示意圖調溫及助燃電機與排煙電機一樣，供電采用380V交流電，當KA1和KA7接觸器吸合，變頻器對調溫電機進行調控，同理，助燃電機也一樣。系統通過模擬量輸入模塊對三臺風機進行調控，并根據用戶設定曲線和實時的反饋數據經過一系列算法呢后達到自動控制的目的。三、風閥和氣閥圖4-4 風閥和氣閥示意圖如上圖所示，爐內溫度，壓力及燃氣壓力等模擬量輸入通過模擬量模塊傳送到PLC進行運算處理再對模擬量輸出風閥和氣閥的開度進行控制，由此實現根據溫度和壓力進行反饋調節。當溫度過低時，風閥和氣閥開度增大，爐內溫度升高；當溫度過高時，風閥和氣閥開度減小，爐內溫度降低。三、排煙、調溫、助燃及燃氣變頻圖4-5 排煙、調溫、助燃及燃氣變頻示意圖如上圖所示，手操器即智能操作器，可自動接系統(或調節儀)的給定信號和閥位的反饋信號，根據二者的偏差進行調節，輸出相應的控制量，并可取代小功率伺服放大器直接驅動閥門，可接在各種調節器或計算機控制系統之后作備用儀表。本變頻系統閥位接手操器，根據預設溫度和實際溫度的偏差進行調節，輸出相應的控制量來控制變頻器進而控制排煙、調溫、助燃電機和燃氣總管執行器。四、報警、調溫、燃氣等啟停 圖4-6 報警、調溫、燃氣啟停示意圖通過PLC對各功能的啟停進行開關量控制，包括報警復位、程序啟停、排煙啟停、調溫啟停、助燃啟停、燃氣啟停及點火啟動。而調溫、助燃等部分在啟動后再由模擬量模塊進行進一步調控。五、主要指示燈圖4-7 主要指示燈示意圖如上圖所示，在電柜上，操作人員最直觀的是通過各指示燈對系統進行監控。指示燈包括程序啟停、燃氣和點火允許、氧化指示、還原指示、排煙、調溫及助燃故障等均采用紅色報警色。系統所有指示燈均通過PLC的開關量控制單元進行控制。 圖4-8火焰指示燈示意圖如上圖所示，火焰的指示燈使用綠色燈，代表工作正常。與其他指示燈一樣通過開關量控制單元進行控制。圖為外部邏輯電路。五、窯車圖4-9 窯車控制示意圖如圖所示，窯車的外部邏輯電路控制。窯爐工作前，大車定位，小車復位后裝載陶瓷毛坯向左位運動，毛坯到達窯爐內并開始烘烤。烘烤結束后小車向右位運動，將產品拉出爐。進行冷卻。六、各區溫度圖4-10 各區溫度反饋示意圖如圖所示，10個噴嘴，每個噴嘴噴火范圍對應一個溫區，同時也包括排煙、助燃和車底溫度。各個溫區的實時溫度通過熱電偶轉化成模擬量信號并傳送到PLC模擬量輸入模塊，通過PLC運算再反饋給噴嘴進行調溫。同時，每個區的溫度傳感器都有相應的實時溫度數據直觀地表達出來，這樣使程序可以對整個溫控系統有更全面的監控和調控能力。4.1.1 I/O分配表模擬量輸入輸出對照4.21的電氣原理進行列表說明。表4-1模擬量輸入輸出模擬量輸入符號地址模擬量輸出符號地址風閥位1PIW0M0+、M0-排煙變頻POW0M0+、M0-氣閥位1PIW1M1+、M1-調溫變頻POW1M1+、M1-風閥位2PIW2M2+、M2-助燃變頻POW2M2+、M2-氣閥位2PIW3M3+、M3-燃氣總管執行器POW3M3+、M3-風閥位3PIW4M4+、M4-氣閥位3PIW5M5+、M5-風閥位4PIW6M6+、M6-氣閥位4PIW7M7+、M7-風閥位5PIW8M0+、M0-氣閥位5PIW9M1+、M1-風閥位6PIW10M2+、M2-氣閥位6PIW11M3+、M3-風閥位7PIW12M4+、M4-氣閥位7PIW13M5+、M5-風閥位8PIW14M6+、M6-氣閥位8PIW15M7+、M7-風閥位9PIW16M0+、M0-氣閥位9PIW17M1+、M1-風閥位10PIW18M2+、M2-氣閥位10PIW19M3+、M3-窯爐壓力PIW18M4+、M4-配風壓力PIW19M5+、M5-燃氣氣壓PIW18M6+、M6-M7+、M7-開關量輸入輸出對照4.21的電氣原理進行列表說明，如表4-2所示。表4-2 開關量輸入輸出開關量輸入符號地址開關量輸出符號地址報警復位SB1DI0.0程序啟動HL0DO0.0排煙啟動KA0DO3.2程序啟動SB2DI0.1程序暫停HL1DO0.1助燃啟動KA1DO3.3程序暫停SB3DI0.2燃氣允許HL2DO0.2調溫啟動KA2DO3.4排煙啟動SB4DI0.3點火允許HL3DO0.3燃氣總閥KA3DO3.5調溫啟動SB5DI0.4低溫指示HL4DO0.4點火器啟動KA4DO3.6助燃啟動SB6DI0.5氧化指示HL5DO0.5報警蜂鳴器HLADO3.7燃氣啟動SB7DI0.6還原指示HL6DO0.61區風執行器DO4.0點火啟動SB8DI0.7冷卻指示HL7DO0.71區氣執行器DO4.1排煙故障 KA6DI1.0排煙故障HL10DO1.02區風執行器DO4.2調溫故障KA7DI1.1調溫故障HL11DO1.12區氣執行器DO4.3助燃故障KA8DI1.2助燃故障HL12DO1.23區風執行器DO4.4外部電源故障KA9DI1.3窯壓超限HL13DO1.33區氣執行器DO4.5備用DI1.4氣壓超限HL14DO1.44區風執行器DO4.6備用DI1.5風機超溫HL15DO1.54區氣執行器DO4.7備用DI1.6故障停窯HL16DO1.65區風執行器DO5.0備用DI1.7溫差報警HL17DO1.75區氣執行器DO5.11區報警KA30DI2.01-4區點火KA20DO2.06區風執行器DO5.22區報警KA31DI2.15-8區點火KA21DO2.16區氣執行器DO5.33區報警KA32DI2.29-10區點火KA22DO2.27區風執行器DO5.44區報警KA33DI2.3備用DO2.37區氣執行器DO5.55區報警KA34DI2.4備用DO2.48區風執行器DO5.66區報警KA35DI2.5備用DO2.58區氣執行器DO5.77區報警KA36DI2.6備用DO2.69區風執行器DO6.08區報警KA37DI2.7備用DO2.79區氣執行器DO6.19區報警KA38DI3.0備用DO3.010區風執行器DO6.210區報警KA39DI3.1外部電源正常DO3.110區氣執行器DO6.3PLC整機架如表4-3所示。 表4-3 PLC整機架CPU314SEIM365SENDSM322AO 4*12 BitSM331AI 8*13 BitSM331AI 8*13 BitSM331AI 8*13 Bit表4-4 PLC整機架IM365RICEIVESM321DI 16*DC24VSM321DI 16*DC24VSM322DO 16*REL AC230VSM322DO 16*AC120V/230VSM322DO 16*AC120V/230VSM322DO 16*AC120V/230VSM322DO 16*AC120V/230V4.2 電氣控制選型4.2.1 PLC選型本設計方案設計在不同的溫度和壓力條件下，產品燒成后性能指標也各不相同。為了得到所需產品穩定的性能，必須保證窯爐內溫度和壓力沿預定曲線變化。根據窯爐配備所需的10組風閥和氣閥，3組排煙、調溫和變頻，及燃氣總管，窯爐壓力，配風壓力和燃氣氣壓等模擬量輸入；10個熱電偶采集每個區域的溫度，10個PID控制回路，報警、各電機啟停和指示燈及各閥門執行器等開關量輸入輸出；采用串接的儀表接入類型及485接口9針接頭的通訊方式；綜合下來選擇西門子S-300 和SIMATIC-STEP7。圖4-11 S7-300 4.2.2 上位機選型由于窯爐采集的數據多，模擬量和采集和處理的比較多。如圖4-12所示，需要時時檢測10個溫區的溫度，風流量以及氣流量，并時時監控每一個外圍設備的運行狀態，運行參數要求能直接在主界面設置，另外還有燒成配方、溫度控制曲線、系統參數設置、報警狀態的要求等等，所以工業組態軟件選擇了昆侖通態的MCGS6.2。圖4-12 窯爐主界面系統的硬件結構選用的是計算機選用臺灣BOX270無風扇工業計算機，能在高溫、粉塵大等惡劣調件下正常工作。5.總結與展望5. 總結與展望5.1總結5.11論文主要內容本論文的主要內容為：第一，本論文對梭式窯特點，功能進行了介紹；第二，對其從機械結構和控制系統兩個方面進行了說明；第三，從電氣控制原理的角度出發，對窯爐的控制系統進行介紹。5.12論文設計總結通過對梭式窯的了解，從而對控制系統的設計指明了一條思路即模塊式的設計思路。在此設計過程中充分考慮了系統的控制性能指標和使用需求。梭式窯的設計包括了窯體內部結構，外部排煙燃氣冷卻以及控制系統等方面。整個系統構成閉環控制系統，實現了對窯爐的啟停，調溫，排煙及能量二次利用的功能。在各單元都正常工作條件下，保證了窯爐的正常運行。基于閉環自動控制技術對各模塊進行反饋調節控制，既方便監控節省操作步驟，也方便了對窯爐各部分的正常運行和維護，為系統的正常、高效的運行提供了較好的技術保證。5.2展望功能性陶瓷的需求呈上升趨勢，在市場不斷擴大的契機下，市場對陶瓷的生產質量和數量提出了更高的要求。控制系統是窯爐