窑炉电气控制系统的电气原理设计.doc

西南林业大学本科毕业（设计）论文（ 2023 届）题目：窑炉电气控制系统的电气原理设计 教学院（系、部）机械与交通学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 罗天华 指导教师 李玮 （专家）评 阅 人 （专家） 2023 年 月 日窑炉电气控制系统电气原理设计 罗天华 （西南林业大学 机械与交通学院 云南 昆明 650000） 摘要：窑炉是用耐火材料砌成的用以烧成制品的设备，是陶艺成型中的必备设施。人类上万年的陶瓷烧造历史，积累了丰富的造窑样式和经验。从原始社会的地上露天堆烧、挖坑筑烧到馒头状升焰圆窑、半倒焰马蹄形窑、半坡龙窑、鸭蛋形窑，再到现今的室内气窑、电窑，窑炉科技在不断改良发展中。 本文是针对窑炉电气控制原理及控制规定等，在查阅相关文献的基础上，通过现场调研分析窑炉的工作原理，根据窑炉加工工艺及控制规定的分析，完毕了该设备的电气原理设计。通过该设计，将自己所学的理论知识和实践结合起来，真正了解了工业控制在工厂中的应用。对自己所学专业也有了深刻的认知和了解。 关键词：窑炉；电气原理；加工工艺；电气控制Furnace 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;目录窑炉电气控制系统电气原理设计I1 绪论51.1 概述51.2 基本介绍51.2.1 设计意义51.2.2 功能介绍52. 窑炉结构72.1 机械结构72.1.1 本窑炉技术参数72.1.2 窑体结构82.1.3 窑车结构92.1.4 排烟系统92.1.5 燃烧系统102.1.6 冷却系统102.2 控制系统102.2.1本控制系统特点112.2.2自动控制系统的控制内容113. 窑炉工艺分析133.1 整体结构示意133.2 工作原理及操作流程133.2.1自动调控原理133.2.2操作流程143.3工艺对比154. 电气控制原理设计174.1 电气控制选型174.2电气控制原理介绍184.2.1电气原理184.2.2 I/O分派表27第5章 总结与展望315.1总结315.11论文重要内容315.12论文设计总结315.2展望31参考文献31导师简介33致谢34附录35参考文献. .23导师简介.24致谢.25附录.21 绪论1.1 概述窑炉是用耐火材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备，本文是围绕梭式窑的电气原理进行设计。它的重要特点是生产方式和时间安排比较灵活，对烧成品种的适应性强，因此既可作为重要烧成设备，用于小批量多品种的产品生产，满足市场多样化的需求；又可作为辅助烧成设备，用于产品的烧成和新产品的试生产。本窑炉是一种现代化的间歇窑炉，使用天然气作为燃料，通过热电偶等仪表采集数据传送给PLC，通过PLC程序运算，其输出实现各阀门开度和电机运营的控制，同时根据仪表实时数据进行反馈调节，以达成所需控制参数规定的自动化控制的目的。同时，本文对窑炉的辅助设备如窑车，窑门和烘房的电气控制进行简要说明。1.2 基本介绍1.2.1 设计意义 梭式窑与辊道窑及隧道窑相比较，具有占地少、建设周期短、投资少、周转灵活、低风险、操作简便等优点。但是，目前一些厂家所使用的国产中小型梭式窑炉，仍存在着许多缺陷，重要体现在能耗高、温差大、烧成合格率低、使用寿命短、焙烧过程难控制不合理等方面。1.2.2 功能介绍 梭式窑是间歇烧成的窑，跟火柴盒的结构类似，窑车推动窑内烧成，烧完了再往相反的方向拉出来，卸下烧好的陶瓷，窑车如同梭子，故而称为梭式窑。梭式窑是一种以窑车做窑底的倒焰(或半倒焰)间歇式生产的热工设备,也称车底式倒焰窑，因窑车从窑的一端进出也称抽屉窑,是国内近十年来发展最为迅速的窑型之一。梭式窑除具有一般倒焰窑操作灵活性大，能满足多品种生产等优点外，其装窑、出窑和制品的部分冷却可以在窑外进行，既改善了劳动条件，又可以缩短窑的周转时间。但由于间歇烧成，窑的蓄热损失和散热损失大，烟气温度高，热耗量较高。新型节能型梭式窑改善了窑体砌筑结构，增设了废气余热运用装置，使这一缺陷很大改善。1.2.3 完毕的重要工作1）根据窑炉工作情况，对窑炉结构进行说明。2）通过电气原理设计，对窑炉的控制系统和工作原理进行了分析。3）通过电气原理图，对窑炉工作的每一环节进行说明。2. 窑炉结构2.1 机械结构 本窑炉机械结构部分涉及窑炉基础、窑体、窑车、排烟系统及燃烧系统。2.1.1 本窑炉技术参数如下表2-1所示，表2-1 序号名 称单位指标备注1产品类型电瓷2窑总容积m19515.6*5*2.53有效装载容积m1462.2*4.8*2.3*6台车4窑车总数辆12窑内6部，窑外6部5燃料种类天然气6燃料热值KCal/Nm384007烧成周期小时40-120冷-冷8烧成合格率%989烧成温度125010最高烧成温度130011窑内温差保温阶段2升温阶段40/h5仪表显示温度12烧嘴支14施能SINON13窑体外表温度50环境温度为20时14温度控制方式自动西门子PLC_VIPA15助燃风预热304不锈钢换热器16窑压控制方式自动17风机控制方式自动18排烟方式机械下排烟19排烟风机台32kw*1 变频20助燃风机台22kw*1 变频21调温风机台18.5kw*1 变频本窑炉为先进的轻型装配式结构，窑炉及产品比较重，对基础和地基的规定很高。同时因窑炉存在振动，因此地耐力按常规规定需达成6-8吨/以上。基础的厚度规定为300mm，其中由下至上分别为100mm厚C15混凝土垫层和200mm厚C20钢筋混凝土，窑体置于钢筋混凝土之上。轨道上平面标高为0.000M，窑基础上表面标高规定为-0.090M，停车道基础上表面标高-0.090M，因此对地下水无特别规定。基础底部地基规定加37灰土夯实。2.1.2 窑体结构梭式窑窑体由钢结构和砌体两部分组成。窑体钢结构系由型钢和钢板制作而成的全封闭式框架结构，既作为窑砌体的支撑和窑顶的悬挂承重结构，又是对窑侧墙的维护和加固密封。窑架立柱（两侧）采用14槽钢，门框立柱采用20槽钢，窑顶横梁采用18工字钢，窑外表面采用4mm厚钢板装饰。砌体所有包含于钢结构内面，由侧墙、窑顶及窑门、烧嘴等部分组成，如表2-2所示。 表2-2 材料表部位耐火材料总厚度窑墙230mm JM28轻质莫来石砖+115mm聚轻高铝+120mm硅酸铝纤维465mm窑门230mm JM28轻质莫来石砖+115mm聚轻高铝+120mm硅酸铝纤维465mm窑车烟道230mm轻质粘土砖，116mm红砖侧壁67mm高铝砖窑顶250mm JM28轻质莫来石砖，40mm硅酸铝纤维毡，10mm捣打料300mm采用高速烧咀10套，窑墙两侧各5套，上下呈品字布置。l窑车中央位置设立排烟口（窑体横向），窑内烟气通过窑车吸火孔，再通过烟道由排烟风机强制排出,烟道一侧设立自动渗冷风机构，其管径为400mm，用来调节烟气温度并使烟道内烟气再度充足氧化，使烟气排出达成国家标准。2.1.3 窑车结构该窑配有6部窑车，设备用6部窑车。窑车框架采用14槽钢结构，砌体为重、轻质砖混合结构。既承重又轻便节能。车轴用45#圆钢加工而成，车轮为铸钢结构，轴承采用耐温250的高温窑炉专用轴承。窑墙与窑车曲封采用新型磨擦曲封型砖曲封砂封结构，窑车与窑车砌体之间采用耐火纤维棉挤密曲封结构。封闭严密，阻止热风下串，保护窑车车轮。 2.1.4 排烟系统该梭式窑采用机械下排烟方式。每部窑车排烟口位于窑车中间，用一烟道底部排烟，窑车排烟口和窑底排烟口应对接良好。每部窑车的烟气经窑车垂直烟道向下排烟，于窑体底部位置与总烟道连接，汇总后经换热器再由排烟风机排出。同时在排烟管道上设立调节闸板，可将烟气进行余热运用，烟道内设有不锈钢换热器，以提高助燃风温度，当窑温950时，助燃风温度不低于350。窑车烟道下部各设有调节窑压、加冷风（减少烟道温度，延长排烟风机寿命）的碳钢闸板，排烟风机采用普通风机，排出管道用碳钢制作。2.1.5 燃烧系统燃烧系统由燃气系统、助燃风系统组成。（1）燃气系统燃气系统及烧嘴布置。燃气系统材料采用镀锌成型钢管制作，燃气总管连接于厂方燃气总管道，燃气主管上设立截止阀、过滤器、减压器、电磁阀、燃气压力表、压力传感器等装置。每个烧嘴上均设有截止阀、电磁阀。最佳后送入烧嘴进入窑炉使用。全窑共设立10只高速调温燃气烧嘴，每支烧嘴相应一个温度测点，每个温度控制点相应1支S分度热电偶，烧嘴在窑炉上下部交错布置，通过热气流在窑炉内的高速循环，有效地平衡两侧上下温差，实现小于5的温差规定。每只烧嘴前配有助燃风支管、二次风支管和燃气支管，各支管上设有手动球阀。（2）助燃风系统助燃风机由变频器自动控制。助燃风经不锈钢换热器加热后，提成支管与烧嘴相连，同燃气支管一道参与烧嘴燃烧。助燃风系统管路采用不锈钢制作，减少管路锈蚀对产品的影响，提高产品的成品率和管道的使用寿命。2.1.6 冷却系统冷却系统采用烧嘴二次进风的结构对产品进行冷却，二次调温风机由变频器自动控制，系统管路采用不锈钢制作。本系统很好的安装冷却曲线进行冷却，并且灵活性非常强。2.2 控制系统自动控制系统(automatic control systems)是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按盼望规律或预定程序进行的控制系统。自动控制系统是实现自动化的重要手段。简称自控系统。自动控制系统重要由:控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。2.2.1本控制系统特点电瓷梭式窑控制过程通常呈现大滞后、非线性、时变性等特点，并且大型电瓷梭式窑加热空间大，温度场存在强耦合、现场强干扰，给气氛温度的控制带来极大的不拟定性，严重影响产品质量。因此改善解决电瓷梭式窑气氛温度控制系统以满足电瓷工艺规定具有重要的现实意义。该控制系统采用西门子SIMATIC-STEP7.0全集成化可编程控制器作为主控设备，该控制器集优越的控制、管理一体化性能和高可靠性于一体，并具有良好的人机接口及方便的操作性。系统采用气氛-温度双动态控制技术，通过MATLAB仿真和大量的实际运用经验，表白该系统对于多输入多输出、纯滞后、强耦合系统，具有良好的跟踪性能，大大提高了窑炉的自动控制水平，并且有效的保障了公司在对电瓷产品对气氛、温度等热工参数的严格工艺规定。在保证产品烧成质量的前提下，大幅度的减少了燃料的消耗，节能减排的技术指标处在国内领先水平。2.2.2自动控制系统的控制内容本自动控制系统涉及：烧嘴温度控制，点火控制，燃气控制，压力控制和助燃及调风控制。l烧嘴气氛温度控制： 采用专利技术气氛-温度双动态交叉控制算法，SIMATIC-STEP7.0控制系统中的闭环控制单元会根据当前的工艺曲线中对气氛、温度规定来自动调节该区执行器大小以及互相之间的比例来满足对气氛（空燃比）和温度的规定，在整个烧制过程中的流量、温度、阀位有完整自动记录。电脑自动、手动、硬手动无扰自由切换。l多状态点火控制：由于考虑到因外部停电的这特殊现象，目前其他厂家的控制系统在点火控制上均为手动将排烟、助燃、燃气、各分区开度手动调节到某个值，然后手动现场点火，准备时间长、点火易灭火。针对这一现象我公司采多状态点火控制，根据不同窑内温度段，从知识库中自动调入不同的开度，完毕自动一次性点火。远程点火与现场点火双备份控制。灭火自动切断该烧嘴电磁阀，报警并记录。l燃气总管自动控制：在燃气总管上加装压力传感器，压力能在电脑上显示并记录。在燃气总管上加装电动执行器，燃气压力超压欠压自动报警并切断燃气总阀。安全连锁助只有在排烟风机、助燃风机正常打开的情况下系统允许打开燃气总管电磁阀。l窑压（排烟）自动控制：安装窑压压力传感器，窑压超限自动报警。压力传感器传回的信号作为排烟控制的信号输入，SIMATIC-STEP7.0控制系统中的闭环控制单元会根据当前的工艺曲线中对窑压的规定自动调节排烟变频器的大小，让窑压控制在规定之内。安全连锁假如排烟风机出现故障报警，系统自动切断燃气总阀停窑。电脑上可以手动自动切换。在排烟风机上装有热电偶，当温度超过设定值时，系统会自动调节参冷风阀，防止损坏风机。l助燃风机自动控制：对助燃风机变频器自动控制，SIMATIC-STEP7.0控制系统中的闭环控制单元会根据当前的工艺曲线中对助燃风压力规定自动调节助燃变频器的大小。安全连锁助假如助燃风机出现故障报警，系统自动切断燃气总阀停窑。电脑上可以手动自动切换。l调温风机自动控制：对调温风机变频器自动控制，SIMATIC-STEP7.0控制系统中的闭环控制单元会根据当前的工艺曲线中对调温风的规定自动调节变频器的大小。电脑上可以手动自动切。l3. 窑炉工艺分析3.1 整体结构示意全窑共设立10只高速调温燃气烧嘴，每支烧嘴相应一个温度测点，每个温度控制点相应1支热电偶，烧嘴在窑炉上下部交错布置，通过热气流在窑炉内的高速循环，有效地平衡两侧上下温差，实现小于5的温差规定。每只烧嘴前配有助燃风支管、二次风支管和燃气支管，各支管上设有手动球阀。如图3-12所示。 图3-1 整体结构示意图 3.2 工作原理及操作流程3.2.1自动调控原理通过品字型喷嘴对窑炉内进行加热并产生对流，使窑炉内温度均匀，以保证产品质量。用热电偶实现温度反馈并通过上位机和可编程序控制器实现自动控制。实时温度通过热电偶传送到PLC调温模块，控制系统中的闭环控制单元会根据当前的工艺曲线中对燃气的规定自动开大或减小执行器的开度。当温度过高，风阀开度减小，减少助燃风进入窑炉内，同时气阀开度减小，使喷嘴处温度减低。反之，风阀开度增大，风阀开度增大，使温度升高。温度反馈调节控制如图3-2所示。图3-2温度反馈调节 3.2.2操作流程窑炉准备启动前，检查指示灯等仪表是否正常。然后打开排风阀排出窑内杂质气体，一段时间后打开配风阀使窑内充进外部空气，之后通过压力传感器检查窑内压力是否符合点火规定，检测达成一定压力后自动打开燃气阀通进天然气，同时检查是否有漏气现象，若一切正常则点火器自动启动。成功启动后，窑炉内温度将按预先设定的温度曲线进行自动调节。见图3-3系统示意图。图3-3系统示意图 3.3工艺对比为了方便说明，选择了市场上畅销的日本某公司的梭式窑技术参数进行对比。如表3-1所示。表3-1对比图对比项目对比性能指标日本xxx公司本项目窑炉技术性能烧成温度升温湿度范围2050/h可调050/h可调保温范围0/h0/h降温范围50100/h可调35120/h可调终火温度分布t10t10烧成气氛氧化阶段O2: 1012%可调O2: 012%可调还原阶段CO: 35%可调CO: 0.25%可调窑压氧化阶段020Pa可调-1020Pa可调还原阶段1030Pa可调030Pa可调使用性能窑炉调试31烧成合格率95%99%与传统手动控制节能比较节能3-8%节能5-20%容易看出，本项目梭式窑的调温范围明显高于该畅销品牌。而烧成产品合格率和节能性也更高。4. 电气控制原理设计4.1电气控制原理介绍4.1.1电气原理在此对本梭式窑重要电气控制部分进行介绍。一、外部电源及电柜电源设计如图4-1所示。图4-1外部电源示意图如上图所示，外部380V电源经总空开接入控制电路，之后进入排烟风机的变频器，排烟风机变频器由PLC控制，达成变频条件时KA0，KA6接触器吸合，变频器开始对排烟风机实行控制。此外，由于窑炉属于大型电气设备，需要配备防雷器以保证雷雨天可以安全工作，所以从外部电源引220V电，经电磁继电器连接防雷器及后面的电器元件，并接地。 图4-2 电柜接线示意图如上图所示，电柜内部采用220V交流电源，220V柜体散热风扇和220V维修插座及220V照明电源。控制电路PLC供电采用3个24V直流电源。当电柜内各元件正常工作时有黄色指示灯闪烁。二、排烟、调温、助燃电机图4-3 调温及助燃模块示意图调温及助燃电机与排烟电机同样，供电采用380V交流电，当KA1和KA7接触器吸合，变频器对调温电机进行调控，同理，助燃电机也同样。系统通过模拟量输入模块对三台风机进行调控，并根据用户设定曲线和实时的反馈数据通过一系列算法呢后达成自动控制的目的。三、风阀和气阀图4-4 风阀和气阀示意图如上图所示，炉内温度，压力及燃气压力等模拟量输入通过模拟量模块传送到PLC进行运算解决再对模拟量输出风阀和气阀的开度进行控制，由此实现根据温度和压力进行反馈调节。当温度过低时，风阀和气阀开度增大，炉内温度升高；当温度过高时，风阀和气阀开度减小，炉内温度减少。三、排烟、调温、助燃及燃气变频图4-5 排烟、调温、助燃及燃气变频示意图如上图所示，手操器即智能操作器，可自动接系统(或调节仪)的给定信号和阀位的反馈信号，根据两者的偏差进行调节，输出相应的控制量，并可取代小功率伺服放大器直接驱动阀门，可接在各种调节器或计算机控制系统之后作备用仪表。本变频系统阀位接手操器，根据预设温度和实际温度的偏差进行调节，输出相应的控制量来控制变频器进而控制排烟、调温、助燃电机和燃气总管执行器。四、报警、调温、燃气等启停 图4-6 报警、调温、燃气启停示意图通过PLC对各功能的启停进行开关量控制，涉及报警复位、程序启停、排烟启停、调温启停、助燃启停、燃气启停及点火启动。而调温、助燃等部分在启动后再由模拟量模块进行进一步调控。五、重要指示灯图4-7 重要指示灯示意图如上图所示，在电柜上，操作人员最直观的是通过各指示灯对系统进行监控。指示灯涉及程序启停、燃气和点火允许、氧化指示、还原指示、排烟、调温及助燃故障等均采用红色报警色。系统所有指示灯均通过PLC的开关量控制单元进行控制。 图4-8火焰指示灯示意图如上图所示，火焰的指示灯使用绿色灯，代表工作正常。与其他指示灯同样通过开关量控制单元进行控制。图为外部逻辑电路。五、窑车图4-9 窑车控制示意图如图所示，窑车的外部逻辑电路控制。窑炉工作前，大车定位，小车复位后装载陶瓷毛坯向左位运动，毛坯到达窑炉内并开始烘烤。烘烤结束后小车向右位运动，将产品拉出炉。进行冷却。六、各区温度图4-10 各区温度反馈示意图如图所示，10个喷嘴，每个喷嘴喷火范围相应一个温区，同时也涉及排烟、助燃和车底温度。各个温区的实时温度通过热电偶转化成模拟量信号并传送到PLC模拟量输入模块，通过PLC运算再反馈给喷嘴进行调温。同时，每个区的温度传感器都有相应的实时温度数据直观地表达出来，这样使程序可以对整个温控系统有更全面的监控和调控能力。4.1.1 I/O分派表模拟量输入输出对照4.21的电气原理进行列表说明。表4-1模拟量输入输出模拟量输入符号地址模拟量输出符号地址风阀位1PIW0M0+、M0-排烟变频POW0M0+、M0-气阀位1PIW1M1+、M1-调温变频POW1M1+、M1-风阀位2PIW2M2+、M2-助燃变频POW2M2+、M2-气阀位2PIW3M3+、M3-燃气总管执行器POW3M3+、M3-风阀位3PIW4M4+、M4-气阀位3PIW5M5+、M5-风阀位4PIW6M6+、M6-气阀位4PIW7M7+、M7-风阀位5PIW8M0+、M0-气阀位5PIW9M1+、M1-风阀位6PIW10M2+、M2-气阀位6PIW11M3+、M3-风阀位7PIW12M4+、M4-气阀位7PIW13M5+、M5-风阀位8PIW14M6+、M6-气阀位8PIW15M7+、M7-风阀位9PIW16M0+、M0-气阀位9PIW17M1+、M1-风阀位10PIW18M2+、M2-气阀位10PIW19M3+、M3-窑炉压力PIW18M4+、M4-配风压力PIW19M5+、M5-燃气气压PIW18M6+、M6-M7+、M7-开关量输入输出对照4.21的电气原理进行列表说明，如表4-2所示。表4-2 开关量输入输出开关量输入符号地址开关量输出符号地址报警复位SB1DI0.0程序启动HL0DO0.0排烟启动KA0DO3.2程序启动SB2DI0.1程序暂停HL1DO0.1助燃启动KA1DO3.3程序暂停SB3DI0.2燃气允许HL2DO0.2调温启动KA2DO3.4排烟启动SB4DI0.3点火允许HL3DO0.3燃气总阀KA3DO3.5调温启动SB5DI0.4低温指示HL4DO0.4点火器启动KA4DO3.6助燃启动SB6DI0.5氧化指示HL5DO0.5报警蜂鸣器HLADO3.7燃气启动SB7DI0.6还原指示HL6DO0.61区风执行器DO4.0点火启动SB8DI0.7冷却指示HL7DO0.71区气执行器DO4.1排烟故障 KA6DI1.0排烟故障HL10DO1.02区风执行器DO4.2调温故障KA7DI1.1调温故障HL11DO1.12区气执行器DO4.3助燃故障KA8DI1.2助燃故障HL12DO1.23区风执行器DO4.4外部电源故障KA9DI1.3窑压超限HL13DO1.33区气执行器DO4.5备用DI1.4气压超限HL14DO1.44区风执行器DO4.6备用DI1.5风机超温HL15DO1.54区气执行器DO4.7备用DI1.6故障停窑HL16DO1.65区风执行器DO5.0备用DI1.7温差报警HL17DO1.75区气执行器DO5.11区报警KA30DI2.01-4区点火KA20DO2.06区风执行器DO5.22区报警KA31DI2.15-8区点火KA21DO2.16区气执行器DO5.33区报警KA32DI2.29-10区点火KA22DO2.27区风执行器DO5.44区报警KA33DI2.3备用DO2.37区气执行器DO5.55区报警KA34DI2.4备用DO2.48区风执行器DO5.66区报警KA35DI2.5备用DO2.58区气执行器DO5.77区报警KA36DI2.6备用DO2.69区风执行器DO6.08区报警KA37DI2.7备用DO2.79区气执行器DO6.19区报警KA38DI3.0备用DO3.010区风执行器DO6.210区报警KA39DI3.1外部电源正常DO3.110区气执行器DO6.3PLC整机架如表4-3所示。 表4-3 PLC整机架CPU314SEIM365SENDSM322AO 4*12 BitSM331AI 8*13 BitSM331AI 8*13 BitSM331AI 8*13 Bit表4-4 PLC整机架IM365RICEIVESM321DI 16*DC24VSM321DI 16*DC24VSM322DO 16*REL AC230VSM322DO 16*AC120V/230VSM322DO 16*AC120V/230VSM322DO 16*AC120V/230VSM322DO 16*AC120V/230V4.2 电气控制选型4.2.1 PLC选型本设计方案设计在不同的温度和压力条件下，产品烧成后性能指标也各不相同。为了得到所需产品稳定的性能，必须保证窑炉内温度和压力沿预定曲线变化。根据窑炉配备所需的10组风阀和气阀，3组排烟、调温和变频，及燃气总管，窑炉压力，配风压力和燃气气压等模拟量输入；10个热电偶采集每个区域的温度，10个PID控制回路，报警、各电机启停和指示灯及各阀门执行器等开关量输入输出；采用串接的仪表接入类型及485接口9针接头的通讯方式；综合下来选择西门子S-300 和SIMATIC-STEP7。图4-11 S7-300 4.2.2 上位机选型由于窑炉采集的数据多，模拟量和采集和解决的比较多。如图4-12所示，需要时时检测10个温区的温度，风流量以及气流量，并时时监控每一个外围设备的运营状态，运营参数规定能直接在主界面设立，此外尚有烧成配方、温度控制曲线、系统参数设立、报警状态的规定等等，所以工业组态软件选择了昆仑通态的MCGS6.2。图4-12 窑炉主界面系统的硬件结构选用的是计算机选用台湾BOX270无风扇工业计算机，能在高温、粉尘大等恶劣调件下正常工作。5. 总结与展望5.1总结5.11论文重要内容本论文的重要内容为：第一，本论文对梭式窑特点，功能进行了介绍；第二，对其从机械结构和控制系统两个方面进行了说明；第三，从电气控制原理的角度出发，对窑炉的控制系统进行介绍。5.12论文设计总结通过对梭式窑的了解，从而对控制系统的设计指明了一条思绪即模块式的设计思绪。在此设计过程中充足考虑了系统的控制性能指标和使用需求。梭式窑的设计涉及了窑体内部结构，外部排烟燃气冷却以及控制系统等方面。整个系统构成闭环控制系统，实现了对窑炉的启停，调温，排烟及能量二次运用的功能。在各单元都正常工作条件下，保证了窑炉的正常运营。基于闭环自动控制技术对各模块进行反馈调节控制，既方便监控节省操作环节，也方便了对窑炉各部分的正常运营和维护，为系统的正常、高效的运营提供了较好的技术保证。5.2展望功能性陶瓷的需求呈上升趋势，在市场不断扩大的契机下，市场对陶瓷的生产质量和数量提出了更高的规定。控制系统是窑炉自动化生产线的最基本结构，它运营效率直接影响整条生产线的效率，进而影响到了公司的效益。对窑炉自动化生产控制系统的设计，有助于提高生产线的效率，为满足市场不同生产规定的前提下，当今机械制造业未来将对窑炉自动化生产控制系统不断改善和完善。参考文献1 胡国林.陶瓷工业窑炉，2023.2 刘麟瑞.工业窑炉用耐火材料手册，2023.3 姜建芳.西门子S7-300/400 PLC工程应用技术.机械工业出版社，2023.4 刘华波.西门子S7-300/400PLC编程与应用.机械工业出版社，2023.5 刘华波.组态软件WinCC及其应用.机械工业出版社，2023.导师简介 李玮，女，专家，湖北省松滋县人。1988年7月毕业于哈尔滨工业大学控制工程系自动控制专业，获得学士学位。2023年获得昆明理工大学信息与自动化学院电气工程硕士学位，2023年至今，在读昆明理工大学机电学院机械设计与理论专业，攻读博士学位。自1988年以来，先后发表论文40余篇，翻译说明书10余本，共计100多万字。参编教材二部。已发表的有关论文重要有：“表干炉计算机控制系统的设计与应用” 铸造技术2023.7；EI检索，“中间工艺语言在自动化设备中的应用” EI检索2023中国控制大会2023；“PID神经网络的信号流图在线学习算法” EI检索仪器仪表学报20237。“东德导轨磨的电气改造”，中文核心2023机械设计与制造2023.8。“精密绕线机计算机控制系统的设计与应用”，中文核心2023机械设计与制造2023.11。“20T链排锅炉控制系统设计与应用”，中文核心，电气传动，2023.5。“Temperature Control of Constant-temperature Workshop Based on NARX Neural Network”，第十六届信息论大会，IS