CN106959008A - 一种隧道窑控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道窑控制系统，包括第一上位机，其用于对隧道窑进行实时监控；第二上位机，其用于对隧道窑内的台车信息进行跟踪并对产品信息进行查询；下位机，其通过现场总线与第一上位机和第二上位机分别连接，用于对过程数据进行采集处理；多个控制单元，其分别与下位机连接，用于实现多个控制单元的控制功能；电源，其通过紧急关闭按钮与第一上位机、第二上位机、下位机和多个控制单元分别电性连接。本发明通过上位机、下位机和多个控制单元实现对隧道窑内的温度、压力的检测、控制以及对各风机传动机构的控制，使该系统成本低廉，响应速度快，性能稳定，运行可靠，有极强的灵活性和适应性。

Description

一种隧道窑控制系统

技术领域

本发明属于隧道窑技术领域，特别涉及一种隧道窑控制系统。

背景技术

隧道窑是一种连续式窑炉，隧道窑内依次设有预热带、烧成带和冷却带，主要用于建筑陶瓷、工业陶瓷等烧制。通常预热带内设有排烟风机，穿过预热带和烧成带的台车的下方设有车下风机，烧成带内设有助燃风机，冷却带内设有抽热风机。现有技术中，隧道窑的控制一般通过人工来完成，例如对排烟风机、助燃风机、车下风机和抽热风机的输出功率的控制。这种方式使产品性能不稳定，隧道窑的运行可靠性低、不灵活、适应性差，最终导致产品的质量稳定性差。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种隧道窑控制系统，以体提高产品的质量稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种隧道窑控制系统，所述隧道窑内依次设有预热带、烧成带和冷却带，所述隧道窑控制系统包括

第一上位机，其用于对所述隧道窑进行实时监控；

第二上位机，其用于对所述隧道窑内的台车信息进行跟踪和对产品信息进行查询；

下位机，其通过现场总线与所述第一上位机和第二上位机分别连接，用于对过程数据进行采集处理；

多个控制单元，其分别与所述下位机连接，用于实现多个所述控制单元的控制功能；

电源，其通过紧急关闭按钮与所述第一上位机、第二上位机、下位机和多个控制单元分别电性连接。

作为优选，所述多个所述控制单元包括有：

排烟风机压力控制单元，其用于检测和控制所述预热带内的压力；

车下压力平衡控制单元，其用于检测和控制所述预热带和烧成带内的车下压力；

烟气氧含量控制单元，其用于检测和控制所述预热带和烧成带之间的氧含量；

温度控制单元，其用于检测和控制所述烧成带内的温度；

助燃风流量控制单元，其用于检测和控制所述烧成带内的助燃风流量；

抽热风控制单元，其用于检测和控制所述冷却带内的抽热风流量。

在上述任一方案中优选的是，所述排烟风机压力控制单元包括第一变频器和设于所述预热带内的第一压力传感器和排烟风机，所述第一变频器与排烟风机连接，所述第一变频器和第一压力传感器分别与所述下位机信号连接。

在上述任一方案中优选的是，所述车下压力平衡控制单元包括第二变频器、第二压力传感器、第三变频器、第三压力传感器、第一车下风机和第二车下风机，所述第二压力传感器和第一车下风机设于所述预热带内，所述第二压力传感器和第二车下风机设于所述烧成带内，所述第二变频器和第三变频器均与所述下位机信号连接，且分别与所述第一车下风机和第二车下风机连接。

在上述任一方案中优选的是，所述烟气氧含量控制单元包括第一单回路控制器和设于所述烧成带和预热带之间用于检测烟气中含氧量的氧量计，所述第一单回路控制器分别与氧量计和下位机信号连接。

在上述任一方案中优选的是，所述温度控制单元包括第二单回路控制器、温度变送器和设于所述烧成带内的温度检测元件，所述温度变送器与温度检测元件连接，用于将温度检测元件测得的温度信号转换为电流信号，所述第二单回路控制器与所述温度变送器和天然气电动调节阀分别连接。

在上述任一方案中优选的是，所述第一单回路控制器和第二单回路控制器均为温度控制器。

在上述任一方案中优选的是，所述温度检测元件为红外线温度计。

在上述任一方案中优选的是，所述助燃风流量控制单元包括第四变频器和设于所述烧成带内的第一流量传感器和助燃风机，所述第四变频器与助燃风机连接，所述第四变频器和第一流量传感器分别与所述下位机连接。

在上述任一方案中优选的是，所述抽热风控制单元包括第五变频器和设于所述冷却带内的第二流量传感器和抽热风机，所述第五变频器与抽热风机连接，所述第五变频器和第二流量传感器分别与所述下位机连接。

在上述任一方案中优选的是，所述第二上位机连接有打印机。

在上述任一方案中优选的是，所述第一上位机和第二上位机均为工控机。

在上述任一方案中优选的是，所述现场总线为工业以太网。

在上述任一方案中优选的是，所述紧急关闭按钮为脱扣按钮。

在上述任一方案中优选的是，所述下位机为 PLC。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明通过上位机、下位机和多个控制单元实现对隧道窑内的温度、压力的检测、控制以及对各风机传动机构的控制，使隧道窑控制系统成本低廉，响应速度快，性能稳定，运行可靠，有极强的灵活性和适应性。

附图说明

图1为按照本发明的隧道窑控制系统的一优选实施例的方框结构示意图；

图2为按照本发明的隧道窑控制系统的控制结构的一优选实施例的示意图。

图中：

1-第一上位机；2-第二上位机；3-下位机；4-排烟风机压力控制单元；41-第一压力传感器；42-第一变频器；5-车下压力平衡控制单元；51-第二压力传感器；52-第二变频器；53-第三压力传感器；54-第三变频器；6-助燃风流量控制单元；61-第一流量传感器；62-第四变频器；7-烟气氧含量控制单元；71-氧量计；72-第一单回路控制器；8-温度控制单元；81-第二单回路控制器；82-温度变送器；83-温度检测元件；9-抽热风控制单元；91-第二流量传感器；92-第五变频器；10-打印机。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

如图1和图2所示，本发明的实施例涉及一种隧道窑控制系统，用于隧道窑的控制，隧道窑内设有预热带、烧成带和冷却带，隧道窑控制系统包括电源、第一上位机1、第二上位机2、下位机3和多个控制单元，第一上位机1用于对隧道窑进行实时监控，以便操作人员及时清楚地掌握系统运行情况，第二上位机2用于对隧道窑内的台车信息进行跟踪和对产品信息进行查询，本实施例中的第一上位机1和第二上位机2均优选为工控机，且第二上位机连接有打印机10，以对查询的数据信息进行打印输出。下位机3通过现场总线（例如，可以是工业以太网）与第一上位机1和第二上位机2分别连接，用于对过程数据进行采集处理。多个控制单元分别与下位机3连接，下位机3为 PLC，用于实现多个控制单元的控制功能。电源通过紧急关闭按钮与第一上位机1、第二上位机2、下位机3和多个控制单元分别电性连接，紧急关闭按钮优选为脱扣按钮。

本实施例中，控制单元包括有:排烟风机压力控制单元4、车下压力平衡控制单元5、烟气氧含量控制单元7、温度控制单元8、助燃风流量控制单元6和抽热风控制单元9，排烟风机压力控制单元4用于检测和控制预热带内的压力，车下压力平衡控制单元5用于检测和控制预热带和烧成带内的车下压力，烟气氧含量控制单元8用于检测和控制预热带和烧成带之间位置处的氧含量，温度控制单元7用于检测和控制烧成带内的温度，助燃风流量控制单元6用于检测和控制烧成带内的助燃风流量，抽热风控制单元9用于检测和控制冷却带内的抽热风流量。

本实施例中，排烟风机压力控制单元4包括第一变频器42和设于预热带内的第一压力传感器41和排烟风机（图中未示出），第一变频器42与排烟风机连接，第一变频器42和第一压力传感器41分别与下位机3信号连接。两个排烟风机一用一备，两个排烟风机逻辑上互锁，电气控制采用两套独立的星-三角控制，每套占三个开关输出点（主、星、三角），占三个开关输入点（启动、停止、故障），因此排烟风机控制占用6点开关输入：（启动、停止、故障）ⅹ2，6点开关输出：（主、星、三角）ⅹ2。

车下压力平衡控制单元5包括第二变频器52、第二压力传感器51、第三变频器54、第三压力传感器53、第一车下风机（图中未示出）和第二车下风机（图中未示出），第二压力传感器51和第一车下风机设于预热带内，第三压力传感器53和第二车下风机设于烧成带内，第二变频器52和第三变频器54均与下位机3信号连接，且分别与第一车下风机和第二车下风机连接。第一车下风机和第二车下风机均为急冷风机，其快慢由变频器调整，通过PLC内部PID运算输出4mA～20mA的标准信号，以控制变频器的输出频率，同时在人机界面上也可以实现手自动切换进行控制，因此第一车下风机和第二车下风机均占用：5点开关输入：急冷A启动、急冷B启动、急冷停止、急冷A故障、急冷B故障；2点开关输出：（运行控制）ⅹ2；1点模拟输出：频率调节（手自动调节）。

烟气氧含量控制单元7包括第一单回路控制器72和设于烧成带和预热带之间用于检测烟气中含氧量的氧量计71，第一单回路控制器72分别与氧量计71和下位机3信号连接。温度控制单元8包括第二单回路控制器81、温度变送器82和设于烧成带内的温度检测元件83，温度检测元件83优选为红外线温度计，温度变送器82与温度检测元件83连接，用于将温度检测元件83测得的温度信号转换为4mA～20mA的电流信号，第二单回路控制器81与温度变送器82和天然气电动调节阀84分别连接，以根据测得的温度来调节天然气的流量，从而使温度稳定。本实施例中，第一单回路控制器72和第二单回路控制器81均为温度控制器。

助燃风流量控制单元6包括第四变频器62和设于烧成带内的第一流量传感器61和助燃风机（图中未示出），第四变频器62与助燃风机连接，第四变频器62和第一流量传感器61分别与下位机3连接，第一流量传感器61测得的流量信号发送到下位机3，下位机3通过控制第四变频器62的输出频率来控制助燃风机的运行速度，从而调节烧成带内的风流量。两个助燃风机一用一备，两个助燃风机逻辑上互锁，电气控制采用两套独立的星-三角控制，每套占三个开关输出点（主、星、三角），占三个开关输入点（启动、停止、故障），因此助燃风机控制占用6点开关输入：（启动、停止、故障）ⅹ2，6点开关输出：（主、星、三角）ⅹ2。

抽热风控制单元9包括第五变频器92和设于冷却带内的第二流量传感器91和抽热风机（图中未示出），第五变频器92与抽热风机连接，第五变频器92和第二流量传感器91分别与下位机3连接。第二流量传感器91测得的流量信号发送到下位机3，下位机3通过控制第五变频器92的输出频率来控制抽热风机的运行速度，从而调节冷却带内抽热风机的抽风流量。

本实施例中的隧道窑的控制系统的结构图如图2所示，其包括一台温度采集模块（CAN—AD1216）、两台温度控制模块（EASY—M0808R—A0404NB）、两台风机控制模块（Easy-M1608R）、一台做主站的PLC（Easy-M1608R）、两台嵌入式PLC（Easy-M2416R）四台用于控制拖车部分的PLC（Easy-M1608R）、一台用于显示控制人机界面和一台用于监控的普通计算机，其中，温度采集模块有：16路温度输入、与CAN网连接的现场总线接口，用于与各采集模块、Easy系列的PLC互连组成的网络。温度控制模块有：8点开关量输入、8点开关量输出、4路模拟量输入、4路模拟量输出、与CAN网连接用于与各采集模块、PLC互连的现场总线接口、与通用人机界面相连以便于现场监视和操作的RS0串口、与计算相连以便于计算机记录管理的RS1串口。每台嵌入式PLC有：有24点开关量输入、16点开关量输出、与CAN网连接用于与各采集模块、PLC互连的现场总线接口、与通用人机界面相连以便于现场监视和操作的RS0串口、与计算相连以便于计算机记录管理的RS1串口。做主站的PLC有：16点开关量输入、8点开关量输出、与CAN网连接以便于各采集模块相连的现场总线接口、与通用人机界面相连以便于现场监示和操作的RS0串口。本实施例中，所有的风机控制和电磁阀以及拖车都是由PLC的开关量控制，通过温度采集模块完成模拟量温度采集，通过温度控制模块完成模拟量温度控制，并经过PID调节输出（4-20mA给执行器和变频器），以控制执行器与变频器，从而控制窑炉的温度。所有的控制设备组成一个网络，整个CAN总线网络互联由CANSET软件来实现，相关的信息通过RS485网络传到计算机，计算机只作信息管理用，不参与控制。

本实施例例中的第二上位机（人机界面）中包含有：现场模拟模块、温度实时曲线模块、控制设定曲线模块、历史趋势曲线模块和报表打印模块，其中人机界面显示的图像由四部分组成，最上部是日期时间显示与警报走马灯及中英文切换按钮，其中警报走马灯显示11台风机的运行故障与燃气超限（上下限）以及9个从站掉线显示。当系统无故障时，报警走马灯显示设备运行正常。中间部分的上部是现场模拟图，用于显示观测到现场设备及工艺运行的一些情况，如11台风机的运行指示灯，在风机运行时，相应的指示灯会变成绿色；主电磁阀以及各支电磁阀开启时其对应的指示灯会变成绿色。中间部分的下部是11台风机的启动、停止按钮以及主电磁阀的开、关按钮，根据工艺及安全连锁要求，只有排烟风机（A或B）启动后才能启动助燃风机（A或B），助燃风机启动后（A或B）才能开启总阀，总阀开启后才能开启各支电磁阀。以上各设备的连锁要求依次是排烟风机——助燃风机——总阀——各支电磁阀。在没有启动前级设备的情况下，是不会启动后级设备的，反之如果停止了前级设备，后级设备也相应的自动停止。上述各设备之间的启动顺序在程序上进行了连锁，同时在硬件配线上也进行了连锁。最底部是四个换面按钮与警报解除按钮以及按键锁按钮，按压各个换画面按钮可以进入其对应的子画面。“警报解除”按钮是一个交替型按钮，按压“警报解除”按钮可以解除发生故障时的声光报警输出，它只能暂时解除当前的声光报警，报警走马灯上还会显示相应的故障，如果故障没有排除，在下次PLC启动运行时还会发出声光报警。“按键有效”按钮是一个交替型按钮，“按钮无效”键是为了保护界面按钮不被误按而设置的，当“按钮无效”时，按压风机启停按键及总阀按钮是不会产生动作的。

本实施例中的隧道窑控制系统通过采用EASY系列PLC，硬件结构简单，成本低廉，响应速度快，性价比高，还可以根据实际需要很方便地进行扩展，有极强的灵活性和适应性。现场使用表明，其性能稳定，运行可靠。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种隧道窑控制系统，所述隧道窑内依次设有预热带、烧成带和冷却带，其特征在于，所述隧道窑控制系统包括:

第一上位机，其用于对所述隧道窑进行实时监控；

第二上位机，其用于对所述隧道窑内的台车信息进行跟踪和对产品信息进行查询；

下位机，其通过现场总线与所述第一上位机和第二上位机分别连接，用于对过程数据进行采集处理；

多个控制单元，其分别与所述下位机连接，用于实现多个所述控制单元的控制功能；

电源，其通过紧急关闭按钮与所述第一上位机、第二上位机、下位机和多个控制单元分别电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道窑控制系统，其特征在于，所述多个所述控制单元包括有：

排烟风机压力控制单元，其用于检测和控制所述预热带内的压力；

车下压力平衡控制单元，其用于检测和控制所述预热带和烧成带内的车下压力；

烟气氧含量控制单元，其用于检测和控制所述预热带和烧成带之间的氧含量；

温度控制单元，其用于检测和控制所述烧成带内的温度；

助燃风流量控制单元，其用于检测和控制所述烧成带内的助燃风流量；

抽热风控制单元，其用于检测和控制所述冷却带内的抽热风流量。

3.根据权利要求2所述的一种隧道窑控制系统，其特征在于，所述所述排烟风机压力控制单元包括第一变频器和设于所述预热带内的第一压力传感器和排烟风机，所述第一变频器与排烟风机连接，所述第一变频器和第一压力传感器分别与所述下位机信号连接。

4.根据权利要求2所述的一种隧道窑控制系统，其特征在于，所述车下压力平衡控制单元包括第二变频器、第二压力传感器、第三变频器、第三压力传感器、第一车下风机和第二车下风机，所述第二压力传感器和第一车下风机设于所述预热带内，所述第二压力传感器和第二车下风机设于所述烧成带内，所述第二变频器和第三变频器均与所述下位机信号连接，且分别与所述第一车下风机和第二车下风机连接。

5.根据权利要求2所述的一种隧道窑控制系统，其特征在于，所述烟气氧含量控制单元包括第一单回路控制器和设于所述烧成带和预热带之间用于检测烟气中含氧量的氧量计，所述第一单回路控制器分别与氧量计和下位机信号连接。

6.根据权利要求2所述的一种隧道窑控制系统，其特征在于，所述温度控制单元包括第二单回路控制器、温度变送器和设于所述烧成带内的温度检测元件，所述温度变送器与温度检测元件连接，用于将温度检测元件测得的温度信号转换为电流信号，所述第二单回路控制器与所述温度变送器和天然气电动调节阀分别连接。

7.根据权利要求5或6所述的一种隧道窑控制系统，其特征在于，所述第一单回路控制器和第二单回路控制器均为温度控制器。

8.根据权利要求6所述的一种隧道窑控制系统，其特征在于，所述温度检测元件为红外线温度计。

9.根据权利要求2所述的一种隧道窑控制系统，其特征在于，所述助燃风流量控制单元包括第四变频器和设于所述烧成带内的第一流量传感器和助燃风机，所述第四变频器与助燃风机连接，所述第四变频器和第一流量传感器分别与所述下位机连接。

10.根据权利要求2所述的一种隧道窑控制系统，其特征在于，所述抽热风控制单元包括第五变频器和设于所述冷却带内的第二流量传感器和抽热风机，所述第五变频器与抽热风机连接，所述第五变频器和第二流量传感器分别与所述下位机连接。