頂槍系統(tǒng)的可編程控制器控制研究

　　3.1 PLC對(duì)操作方式的實(shí)現(xiàn)

　　（1）事故操作方式（氣動(dòng)馬達(dá)）：在事故狀態(tài)下，將氣動(dòng)馬達(dá)耦合手柄打到氣動(dòng)馬達(dá)位置，用N2升降頂槍。電動(dòng)操作和氣動(dòng)馬達(dá)操作，通過一個(gè)耦合器進(jìn)行切換，有一個(gè)行程開關(guān)檢測(cè)頂槍處于氣動(dòng)或電動(dòng)狀態(tài)。（2）就地操作方式（現(xiàn)場(chǎng)操作箱）：在現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)行到緊急上限時(shí)，自動(dòng)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(yùn)行到緊急下限時(shí)，自動(dòng)停止。操作完畢，將選擇開關(guān)置于“遠(yuǎn)控”（現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)）方式。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)操作箱選擇“就地”操作時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)、PLC和LEVEL 2均不能對(duì)頂槍進(jìn)行操作。（3）本地手動(dòng)操作方式（現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)）：在現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)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(yuǎn)時(shí)，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(shí)，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(yùn)行。鎖緊膨脹密封圈。上升過程中，當(dāng)槍到達(dá)上極限時(shí)，槍自動(dòng)停止運(yùn)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(yuǎn)時(shí)，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(shí)，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(yùn)行。鎖緊膨脹密封圈。下降過程中，當(dāng)槍到達(dá)下極限時(shí)，槍自動(dòng)停止運(yùn)行。在現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)上設(shè)有1個(gè)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(yuǎn)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(chǎng)操作臺(tái)上的鑰匙開關(guān)置于“遠(yuǎn)程”（REMOTE）方式。操作臺(tái)設(shè)有PLC的遠(yuǎn)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(yuǎn)程操作方式（OSM操作站操作）：只有當(dāng)實(shí)際槍位≤停放位（Parking Position）時(shí)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)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(shí)際槍位與設(shè)定槍位進(jìn)行比較，控制頂槍的升降；當(dāng)槍位差值>100mm時(shí)，頂槍高速運(yùn)行（上升/下降），當(dāng)槍位差值＜100mm時(shí)，頂槍低速運(yùn)行（上升/下降）；當(dāng)槍位差值＜10mm時(shí)，頂槍停止運(yùn)行，保證位置控制精度在＋/－10mm。遠(yuǎn)程操作時(shí)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(dòng)方式運(yùn)行下，操作人員根據(jù)真空室的溫度情況對(duì)頂槍要到達(dá)的加熱位在操作站上進(jìn)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(chǔ)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(jìn)行頂槍槍位的偏差控制。頂槍的槍位通過絕對(duì)編碼器進(jìn)行測(cè)量，編碼器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)由FM451計(jì)數(shù)模板讀入，CPU通過功能塊將FM451計(jì)數(shù)模板的信號(hào)讀出到程序中，將計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換成對(duì)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(yùn)算、比較運(yùn)算就可得到控制信號(hào)，由信號(hào)模板輸出到變頻器去控制電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)頂槍的升降控制。頂槍在下極限對(duì)槍位進(jìn)行初始校正。頂槍的行程為0～6米；OMS和現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)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(jì)框圖如下。

圖2 軟件程序控制設(shè)計(jì)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(duì)真空室進(jìn)行加熱或除瘤化渣。對(duì)真空室進(jìn)行保溫，以及除去真空室的殘?jiān)?。加熱啟?dòng)時(shí)，當(dāng)頂槍到達(dá)預(yù)定加熱高度時(shí)，PLC控制燃燒控制單元打開切斷閥，燃?xì)馊紵?，PLC控制調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，達(dá)到給定流量?；鹧鏅z測(cè)器檢測(cè)頂槍火焰的燃燒情況，不滿足燃燒強(qiáng)度則自動(dòng)提槍。給定流量在操作站設(shè)定。

圖3 信號(hào)傳遞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖