頂槍系統(tǒng)的可編程控制器控制研究

　　3.1 PLC對操作方式的實現(xiàn)

　?。?）事故操作方式（氣動馬達）：在事故狀態(tài)下，將氣動馬達耦合手柄打到氣動馬達位置，用N2升降頂槍。電動操作和氣動馬達操作，通過一個耦合器進行切換，有一個行程開關(guān)檢測頂槍處于氣動或電動狀態(tài)。（2）就地操作方式（現(xiàn)場操作箱）：在現(xiàn)場操作箱上選擇“就地”，按“上升”按鈕（自復(fù)位按鈕），槍以給定速度上升，當(dāng)槍運行到緊急上限時，自動停止；按“下降”按鈕（自復(fù)位按鈕），槍以給定速度下降，當(dāng)槍運行到緊急下限時，自動停止。操作完畢，將選擇開關(guān)置于“遠控”（現(xiàn)場操作臺）方式。當(dāng)現(xiàn)場操作箱選擇“就地”操作時，現(xiàn)場操作臺、PLC和LEVEL 2均不能對頂槍進行操作。（3）本地手動操作方式（現(xiàn)場操作臺）：在現(xiàn)場操作臺上將鑰匙開關(guān)置于“本地”（LOCAL）上升過程：首先將膨脹密封圈松開，當(dāng)槍離預(yù)定位置較遠時，按“高速上升”按鈕（自復(fù)位按鈕），槍高速上升，當(dāng)槍快接近預(yù)定位置時，改按“低速上升”按鈕，槍低速上升，到預(yù)定位置松開按鈕，槍停止運行。鎖緊膨脹密封圈。上升過程中，當(dāng)槍到達上極限時，槍自動停止運行。下降過程：首先將膨脹密封圈松開，當(dāng)槍離預(yù)定位置較遠時，按“高速下降”按鈕（自復(fù)位按鈕），槍高速下降，當(dāng)槍快接近預(yù)定位置時，改按“低速下降”按鈕，槍低速下降，到預(yù)定位置松開按鈕，槍停止運行。鎖緊膨脹密封圈。下降過程中，當(dāng)槍到達下極限時，槍自動停止運行。在現(xiàn)場操作臺上設(shè)有1個BCD碼數(shù)字顯示表，顯示頂槍的槍位（距真空室底部的距離），設(shè)有“本地/遠程”、“高速上升”、“低速上升”、“高速下降”、“低速下降”及位置極限等指示燈。操作完畢，應(yīng)將現(xiàn)場操作臺上的鑰匙開關(guān)置于“遠程”（REMOTE）方式。操作臺設(shè)有PLC的遠程I/O站，使用PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)與主站相連，傳輸速率是12M/S。使用PROFIBUS-DP協(xié)議。（4）遠程操作方式（OSM操作站操作）：只有當(dāng)實際槍位≤停放位（Parking Position）時，可以進行遠程操作操作員直接在操作站上輸入槍位設(shè)定值，在PLC中將實際槍位與設(shè)定槍位進行比較，控制頂槍的升降；當(dāng)槍位差值>100mm時，頂槍高速運行（上升/下降），當(dāng)槍位差值＜100mm時，頂槍低速運行（上升/下降）；當(dāng)槍位差值＜10mm時，頂槍停止運行，保證位置控制精度在＋/－10mm。遠程操作時操作站通過工業(yè)以太網(wǎng)與PLC相連，傳輸速率是100M/s。使用TCP/IP協(xié)議。

　　3.2 頂槍位置控制

　　頂槍位置控制是按位置偏差控制的閉環(huán)控制，在頂槍自動方式運行下，操作人員根據(jù)真空室的溫度情況對頂槍要到達的加熱位在操作站上進行槍位值的預(yù)設(shè)定，數(shù)據(jù)由以太網(wǎng)傳送到CP模板，CP模板將數(shù)據(jù)傳送到CPU的存儲區(qū)，STEP7軟件編制的應(yīng)用程序執(zhí)行相應(yīng)的控制程序，通過編碼器反饋的值進行頂槍槍位的偏差控制。頂槍的槍位通過絕對編碼器進行測量，編碼器產(chǎn)生的脈沖信號由FM451計數(shù)模板讀入，CPU通過功能塊將FM451計數(shù)模板的信號讀出到程序中，將計數(shù)值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的高度值，與預(yù)設(shè)的高度值相減得到偏差值，根據(jù)偏差值來控制頂槍的快慢速及停止。在程序中使用數(shù)值運算、比較運算就可得到控制信號，由信號模板輸出到變頻器去控制電機，從而實現(xiàn)對頂槍的升降控制。頂槍在下極限對槍位進行初始校正。頂槍的行程為0～6米；OMS和現(xiàn)場現(xiàn)場操作臺上顯示的槍位是：頂槍槍頭距離真空室底部的距離。100mm以上是快速，10～100mm之間是慢速，10mm以下PLC發(fā)出停止指令。軟件程序控制設(shè)計框圖如下。

圖2 軟件程序控制設(shè)計框圖

　　3.3 燃燒加熱控制

　　燃燒加熱控制是頂槍在非處理期間在大氣加熱下對真空室進行加熱或除瘤化渣。對真空室進行保溫，以及除去真空室的殘渣。加熱啟動時，當(dāng)頂槍到達預(yù)定加熱高度時，PLC控制燃燒控制單元打開切斷閥，燃氣燃燒，PLC控制調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，達到給定流量?；鹧鏅z測器檢測頂槍火焰的燃燒情況，不滿足燃燒強度則自動提槍。給定流量在操作站設(shè)定。

圖3 信號傳遞結(jié)構(gòu)簡圖