摘要：采用CAN總線(xiàn)技術(shù)組建以嵌入式PLC為主站的CAN網(wǎng)絡(luò )，運用PID算法，結合工業(yè)級人機界面，實(shí)現隧道窯系統的邏輯控制和過(guò)程控制。
關(guān)鍵詞：隧道窯，CAN總線(xiàn)，嵌入式PLC， PID，人機界面
1引言
隧道窯是一種連續式窯爐，主要用于陶瓷建材、日用陶瓷等燒制，就其結構而言主要由預熱區、高溫區、急冷區和緩冷區組成，隧道窯的控制涉及風(fēng)機的控制、溫度的檢測、壓力的檢測，溫度的控制、壓力的控制以及其它控制。將CAN總線(xiàn)技術(shù)應用在隧道窯控制系統，可以很好地滿(mǎn)足溫度和壓力實(shí)時(shí)控制的要求，系統通信速率高、穩定性強，而工業(yè)級人機界面的參與，使得控制系統更加直觀(guān)化，易于用戶(hù)使用和操作。下面以河北唐山某陶瓷廠(chǎng)的一條隧道窯為案例，介紹其控制系統的實(shí)現過(guò)程。
2控制對象
此窯是一條80m長(cháng)的燃氣隧道窯，共有溫度檢測點(diǎn)20個(gè)（K分度12個(gè)，S分度8個(gè)），其中10個(gè)溫度點(diǎn)受控，壓力檢測點(diǎn)2個(gè)，10個(gè)燃氣執行器，10只燒嘴火焰檢測，風(fēng)機有：排煙風(fēng)機2臺（一用一備）、助燃風(fēng)機2臺（一用一備）、急冷風(fēng)機2臺（一用一備）、緩冷風(fēng)機2臺（一用一備）、抽熱風(fēng)機2臺（一用一備）、窯頭窯尾氣幕風(fēng)機各1臺。10點(diǎn)溫度控制是通過(guò)控制執行器閥位大小，改變燃料注入多少，從而使溫度穩定。2點(diǎn)壓力控制通過(guò)調節排煙風(fēng)機和急冷風(fēng)機轉速來(lái)控制，即通過(guò)調節排煙和急冷變頻器頻率來(lái)控制壓力。此外還有風(fēng)機連鎖，燒嘴熄火報警及各類(lèi)故障報警。
3窯爐控制系統的組成
本控制系統由3臺嵌入式PLC（EASY-M2416R）、2臺CAN-AD1216、1臺CAN-AD1208、1臺CAN-DA1208等部分組成。其中，嵌入式PLC用于邏輯開(kāi)關(guān)量的控制，PID運算，以及通過(guò)CAN總線(xiàn)與下級的模塊進(jìn)行通訊；溫度采集模塊CAN-AD1216用來(lái)完成20點(diǎn)溫度模擬量的采集；壓力采集模塊CAN-AD1208用來(lái)采集2點(diǎn)壓力信號；模擬量輸出模塊CAN-DA1208用來(lái)控制風(fēng)機變頻器。
下面為系統框架圖：
作為本系統的控制核心嵌入式PLC Easy-AD1216，下層網(wǎng)絡(luò )采用CAN總線(xiàn)來(lái)進(jìn)行通訊，對上分別用RS0口與HMI（人機界面），RS1口與計算機進(jìn)行通訊。其特點(diǎn)如下：
3.1 有比較強大的通訊功能：
一路CAN總線(xiàn)接口在應用層作了標準規劃，凡遵循該標準的CAN總線(xiàn)設備，可以通過(guò)CANSET軟件設置CAN網(wǎng)絡(luò )配置文件，下載固化到EASY-M2416R中，就可以把該設備映射到CAN網(wǎng)絡(luò )中。CAN總線(xiàn)由于具有良好的實(shí)時(shí)性、可靠性、抗干擾能力及檢錯能力，所以在一些條件比較苛刻的場(chǎng)合里廣泛應用。
另外，串行口 RS0可用于梯形圖程序及上位機的監控，還可以與人機界面通訊；串行口RS1可用于下載CANSET軟件生成的CAN網(wǎng)絡(luò )配置文件，還可以通過(guò)RS485網(wǎng)絡(luò )連接第三方設備，如PC、三菱PLC。由于各個(gè)網(wǎng)絡(luò )都是獨立的，同個(gè)PLC在連接多個(gè)模式的網(wǎng)絡(luò )也不會(huì )受影響。
3.2有和三菱相當的運算速度和幾乎完全兼容的開(kāi)發(fā)環(huán)境：
經(jīng)過(guò)測試，基本指令的運算速度在0.5u/步以下，和三菱FX2系列的PLC相當，這對于控制要求不是很高的用戶(hù)來(lái)說(shuō)已是足夠了。它的梯形圖以及指令和三菱PLC的也是完全兼容，并且都能在三菱編程軟件里很好的運行。這對于使用過(guò)三菱PLC的用戶(hù)來(lái)說(shuō)減輕了很多的困難。
3.3獨立開(kāi)發(fā)的CAN總線(xiàn)互聯(lián)CANSET軟件：
CANSET軟件能很輕松方便的完成通訊設置。設置內容包括：網(wǎng)絡(luò )設備總數、網(wǎng)絡(luò )設備地址、網(wǎng)絡(luò )通訊數據的內容、網(wǎng)絡(luò )數據通訊速度等。它還能根據用戶(hù)的需要，靈活設置每個(gè)設備的任務(wù)級別，以保證網(wǎng)絡(luò )資源的合理分配。處于下層網(wǎng)絡(luò )的AD和DA，以及Easy-M2416R設備，遵循CANBUS協(xié)議的接口，能很方便地連入CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，成為系統的一部分。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
