摘 要：本文介紹了OMRON CJ1系列PLC在玻璃鋼化爐上的應(yīng)用，針對(duì)鋼化爐的非標(biāo)而且類型多樣化的特點(diǎn)，充分利用CJ1 PLC任務(wù)化、功能化及虛擬化等靈活強(qiáng)大的編程功能，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)工藝過程精確完美的控制，而且實(shí)現(xiàn)了程序的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化。

　　關(guān)鍵詞：速度同步 定位精度 任務(wù)編程 功能塊編程 虛擬地址 非標(biāo)設(shè)備

中圖分類號(hào):***** 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:* 文章編號(hào):1003-7241(2011)00-0000-00

The Application of Omron CJ1 PLC in the Glass Tempering Furnace

LuoYang North Glass Technology CO., LTD,LuoYang,Henan,471000 Sun Xingjian

Omron Industrial Automation (CHINA) CO.,LTD ZhengZhou,HenNan,450000 Xie ZhiHai

　　Abstract：This paper introduces the application of omron CJ1 PLC in the Glass Tempering Furnace. The tempering furnaces have features of nonstandard and multiplex type,CJ1 PLC have flexible and strong programming functions of task,function and dummy, it completes the perfect control of the product process,and completed programming standardization.

　　Key words：Speed synchronization Orientation precision Task programme Function programme Dummy address Nonstandard equipment

一、 引言

　　洛陽北方玻璃技術(shù)股份有限公司（簡稱北玻）洛陽北方玻璃技術(shù)股份有限公司（簡稱北玻）成立于1995年，是集玻璃深加工設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、銷售和高端深加工玻璃產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售為一體的高新技術(shù)企業(yè)。主要產(chǎn)品為玻璃鋼化設(shè)備及其附屬設(shè)備、低輻射鍍膜玻璃設(shè)備及其附屬設(shè)備、安全玻璃、節(jié)能玻璃。公司專注于玻璃深加工技術(shù)裝備研發(fā)，具有完整產(chǎn)業(yè)鏈和持續(xù)自主創(chuàng)新能力，位居玻璃深加工裝備行業(yè)的龍頭。鋼化爐年產(chǎn)量300多臺(tái)，所生產(chǎn)的玻璃深加工設(shè)備出口到世界多個(gè)國家和地區(qū)，包括歐美市場。

圖1 辦公大樓 圖2 鋼化設(shè)備

二、系統(tǒng)介紹

1．簡要工藝介紹

水平輥道式玻璃鋼化爐（圖2），是既是北玻的發(fā)家產(chǎn)品，也是其主要產(chǎn)品之一。簡單框圖如下：

　　玻璃在加熱段加熱到指定溫度后，采用冷卻介質(zhì)快速冷卻的過程。普通的平板玻璃經(jīng)上片輥道輸送進(jìn)加熱爐，在加熱爐中由加熱輥道帶動(dòng)其往復(fù)擺動(dòng)，均勻加熱至工藝溫度后送入風(fēng)柵輥道用強(qiáng)風(fēng)淬冷，再經(jīng)定時(shí)冷卻后，送至卸片輥道，即完成一個(gè)周期的生產(chǎn)過程。

2、系統(tǒng)硬件架構(gòu)

　　鋼化爐的控制系統(tǒng)主要分兩大部分：溫度控制、玻璃輸送控制，溫度控制目前我們采用的方式主要有板卡和模塊，在次不再贅述。主要介紹一下玻璃的輸送控制，輸送控制系統(tǒng)主要由PLC和相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。

　　從上述的簡要框圖來看，玻璃的輸送控制并不復(fù)雜，但是本系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性要求極高，另外鋼化爐屬非標(biāo)設(shè)備，種類繁多，由于我們的產(chǎn)量又很大，就又要求程序的標(biāo)準(zhǔn)化程度高。OMRON一直是我們的合作伙伴，最早我們使用的是OMRON的C200HG PLC，為了進(jìn)一步提高程序的標(biāo)準(zhǔn)化程度，又升級(jí)為OMRON CJ1系列PLC,其中某一個(gè)型號(hào)的鋼化爐硬件配置如下：

　　1）、PLC配置：電源：CJ1W-PA205R 1個(gè)，CPU;CJ1G-CPU43H 3.0版1個(gè)，高速計(jì)數(shù)：CJ1W-CT021 1個(gè)，模擬量單元：CJ1W-DA08C，輸出：CJ1W-OC211 2個(gè)，輸入：CJ1W-ID211 2個(gè)。

　　2）、編碼器2個(gè)，傳感器數(shù)個(gè)，變頻器6臺(tái)。

三． 控制系統(tǒng)的功能

1、工藝動(dòng)作過程

　　玻璃鋼化爐主要是由上片段、加熱段、成型段（包括風(fēng)冷部分）、取片段四大部分組成，各段都配置變頻器由PLC自動(dòng)控制，進(jìn)行無極變速，以便各段速度完全同步。系統(tǒng)采用PLC為中心控制器完成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間順序邏輯控制、以及狀態(tài)報(bào)警顯示等任務(wù)。在加熱輥道和風(fēng)冷輥道上各裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，以檢測玻璃在加熱輥道和風(fēng)冷輥道運(yùn)動(dòng)位置，確保玻璃在整條生產(chǎn)線上的運(yùn)動(dòng)定位準(zhǔn)確，系統(tǒng)的操作控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和動(dòng)作過程監(jiān)視、各種參數(shù)的顯示和設(shè)定，由工控機(jī)來實(shí)現(xiàn)。見圖3和圖4

圖3 PLC控制柜 圖4 變頻器控制柜

　　玻璃經(jīng)由上片臺(tái)輸送到上片光眼處進(jìn)行等待，當(dāng)進(jìn)爐條件滿足時(shí)，上片和爐體傳動(dòng)同步運(yùn)行將玻璃輸送到爐膛內(nèi)。玻璃在加熱段進(jìn)行均勻加熱，啟動(dòng)加熱計(jì)時(shí)器，進(jìn)行加熱計(jì)時(shí)。由于爐膛長度有限，且玻璃不能停頓，因此在加熱計(jì)時(shí)未到之前，玻璃在爐膛內(nèi)進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)，直至出爐。加熱計(jì)時(shí)到，打開后爐門，準(zhǔn)備出爐。出爐時(shí)，加熱段和成型段進(jìn)行同步傳動(dòng)，將玻璃輸送到成型段。在玻璃輸送進(jìn)成型段的過程中，根據(jù)成型工藝不同，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)并進(jìn)行冷卻計(jì)時(shí)，玻璃在成型段內(nèi)和在爐體內(nèi)一樣，也要進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)，直至冷卻結(jié)束。冷卻結(jié)束后，由成型段和取片段共同將玻璃輸送到取片段，然后由工人取走。即完成一個(gè)生產(chǎn)周期。

2、工藝特點(diǎn)

　　從工藝過程來看輸送控制很簡單，但是有幾點(diǎn)要求還是很高的：1）.當(dāng)將玻璃從上一段輸送到下一段時(shí)，兩段的速度同步性要求很高，否則會(huì)劃傷玻璃的接觸面的，因此輸送的速度控制要精準(zhǔn)；2）、當(dāng)玻璃進(jìn)入加熱段，加熱段的運(yùn)動(dòng)一定要可靠，不能有任何差錯(cuò)，否則玻璃會(huì)軟化后粘在輥道，從而損壞輥道，加熱段輥道使用的是陶瓷輥道，價(jià)格比較昂貴，所以加熱段的運(yùn)行一定要穩(wěn)定可靠；3）.成型段既有平板，也有曲面的，當(dāng)非平板玻璃時(shí)，要求定位精度要高，重復(fù)精度也要高，否則生產(chǎn)的產(chǎn)品就不能滿足要求。

3、編程

　　CJ1 PLC具有任務(wù)編程和功能塊編程，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)可以將設(shè)備分成多個(gè)任務(wù)，如上片、加熱、成型、風(fēng)冷和取片等。這些任務(wù)可以一個(gè)人完成，也可以多個(gè)人完成，最后按照條件調(diào)用各個(gè)任務(wù)。這是根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行任務(wù)劃分，同時(shí)根據(jù)各個(gè)功能進(jìn)行功能塊編程：輸送功能、往復(fù)功能、計(jì)時(shí)功能、計(jì)數(shù)功能、傳動(dòng)報(bào)警等，功能相同或類似的可以編寫一個(gè)功能塊，在不同的任務(wù)中需要執(zhí)行相同或類似功能時(shí)只需調(diào)用編好的功能塊即可，避免了重復(fù)編程。見圖5

圖5 程序的工程區(qū)和編程區(qū)

　　可以人為地指定IO地址，不局限于硬件槽位，而且還可以為預(yù)留的空置槽位設(shè)置一個(gè)虛擬地址，以后增加模塊時(shí)，將需要增加的模塊再添加上即可。這樣在考慮程序框架時(shí)無需考慮硬件的變化，編程時(shí)提前確定好IO地址，當(dāng)硬件確定好后，只改變IO表即可，沒有的模塊設(shè)置為虛擬地址，無需改動(dòng)程序。這對(duì)非標(biāo)設(shè)備，不僅大大節(jié)省了程序開發(fā)時(shí)間，也不會(huì)因硬件的變化修改程序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)程序的標(biāo)準(zhǔn)化；而且由于在空置的位置不需要增加什么占位模塊，更不需要放置備用模塊，從而大大降低硬件成本。見圖6

圖6 IO表

四﹑項(xiàng)目運(yùn)行

　　項(xiàng)目由C200HG升級(jí)為CJ1系統(tǒng)已經(jīng)六年多了，使用CJ1系統(tǒng)的設(shè)備有一千多臺(tái)，還有多臺(tái)設(shè)備出口國外，運(yùn)行非常穩(wěn)定，使用和維護(hù)十分方便，得到國內(nèi)外客戶的一致好評(píng)。

五﹑應(yīng)用體會(huì)

　　1．CJ1體積小巧，節(jié)省空間；指令高速且靈活；

　　2．任務(wù)化編程、虛擬地址編程和功能塊編程，既簡化了編程過程，也避免了相同功能重復(fù)編程，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間，同時(shí)還提高了程序的標(biāo)準(zhǔn)化程度；

　　3．使用CJ1系統(tǒng)后大大地提高了設(shè)備定位準(zhǔn)確行，運(yùn)行穩(wěn)定性，可靠性，從而提高生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：略

孫行建，1973年9月出生，男，工程師，主要從事玻璃生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、開發(fā)和研究。

謝智海，1974年7月出生，男，主要從事歐姆龍自動(dòng)化產(chǎn)品的市場開發(fā)和應(yīng)用。