关键词：电杆养护；PLC；温度控制；MCGS
混凝土电杆生产过程中蒸汽养护工序非常重要，它是能源消耗比例最大，是电杆质量影响的重要因素，是模具周转效率的关键；电杆养护工艺过程要求是静停时间，升温阶段，恒温期和降温阶段，为了防止制品因内外温差过大或恒温温度过高而导致混凝土电杆产生裂缝, 应严格控制养护过程中的升、降温速率及恒温温度。 为了保证温度控制达到要求，降低工人的劳动强度，本文提出一种以PLC作为控制核心，结合MCGS组态技术的电杆养护池控制系统。
1.系统设计
自动控制系统设计有两种控制方式，一种为精密控制，采用电动调节阀，一种为粗略控制，采用电动开关阀，程序设计简单，成本低，故障率低，能够满足电杆生产要求。本系统硬件组成有PLC，MCGS触摸屏，电动开关阀，测温元件为K型热电偶，控制系统可实现自动完成电杆蒸汽养护全过程，特殊情况下可以转人工控制。系统可以进行温度检测，控制，记录，导出养护数据报表。允许同时对多个养护池在不同阶段，通过触摸屏和按钮操作可以根据不同的产品要求设定工艺参数，如升温时间，恒温时间和恒温温度等参数可以看到温度控制工艺曲线；该系统控制设计关键是 PLC程序，程序设计有三个注意点：第一是升温时间控制，根据蒸汽温度，管径大小；设置二或三处调节点；以我司 1 小时升温时间为例，设二处调节点，每 15 分钟检查一次升温差；超过设定范围值，就关闭蒸汽阀5 分钟，这样，基本保证误差在 5 分钟之内达到保温值；第二是保温阶段的恒温控制，如果设定一个值，程序简单，但是阀门开闭频繁，降低阀门使用寿命；因此一般设置到达恒温温度上限后，保温计时开始，温度降低 3-5 摄氏度再开启阀门升温。第三是降温阶段需在程序上设置保险防止意外再升温。
2.硬件的设计
2.1 PLC和模拟模块的选择
本养护控制系统中，含五个电杆养护池的温度控制，配置有一个总急停按钮。每个电杆养护池需要一个带指示灯的按钮，用做养护池的运行启停，还需要两个测温输入点，考虑到温度是连续变化的，要求两个模拟量的输入，一个进汽电磁阀、一个排汽电磁阀，和一个水泵和三个液位计。各部分的功能主要是：温度输入点检测养护池内的温度；进汽电磁阀的开关控制通过向养护池输入蒸汽流量来控制养护池内的温度；水泵和液位计构成的抽水系统自动抽走养护池下的蒸汽汽化积水；进汽管采用304不锈钢管，钢管上均匀开孔，通汽时保持养护池中温度分布均匀，温度过高报警或降温时，排汽电磁阀控制养护池中湿气的流出。根据以上的分析，选一个西门子S7-200 SMART ST40主机和三块热电偶模块EM AT04组成，整个系统具有5个开关量输入，10个开关量输出，模拟量输入10点，这样的选择能够满足养护池的工艺控制要求。
2.2组态的选择
MCGS是一种用于快速构建计算机监控系统和通讯控制的组态软件，可将处理后的数据通过报警处理、动画显示和报表输出等方式来提供解决实际问题的方案。其包括组态环境与运行环境两部分，组态环境可灵活设计多种工控系统，系统在运行环境中运行处理。因此利用 MCGS组态软件可以迅速构建完善的温度控制系统的人机界面。 本系统采用了一块MCGS触摸屏，画面如图所示：
图1 电杆养护系统主画面
3.程序设计
3.1程序设计思路
根据电杆制作工艺可以把电杆养护控制过程分成三步，第一步是加热升温阶段，主要是目的是汽体分布均匀和控制温度，可设定升温时间。第二步是恒温阶段，根据实际温度的正负偏差，通过算法自动调节温度，使养护池温度保持在设定的范围内。第三步是降温排气阶段。每个养护池由都有两只K型热电偶检测养护池内温度，由一个进气电磁阀周期闭合与断开来控制进气量，调节养护池内温度，排汽由一个电磁阀完成。 温度控制过程中，设有升温慢报警、电磁阀坏漏气超温报警、和温度传感器断线报警等。养护结束后，自动存储每个养护池的升温时间、恒温时间、养护时间等电杆养护数据。程序结构如图所示：
图2 电杆养护系统PLC程序
3.2程序设计算法
电杆养护池里的温度采集是由EM AT04模块实现的，当养护池内的实际温度低于温度设定的下限L时，PLC的输出端Q为ON状态，这样使供汽电磁阀打开，过热蒸汽进入养护池内，使养护池内温度上升，向标准值靠近，当养护窑内的实际温度高于温度设定上限时，PLC的输出端Q为OFF状态，这样使供气电磁阀关闭，过热蒸汽停止进入养护窑内，使养护窑内温度下降，向标准值靠近。
3.3程序设计过程
根据实际的需要，本控制系统的程序由一个主程序，五个子程序和一个中断程序，每个程序段的功能各不相同，具体的设计过程如下：
3.3.1主程序部分
主程序利用首次扫描调用五个养护池子程序，启动组态MCGS触摸屏使能位，这里要根据运行时间设定系统运行阶段标志，分别用辅助继电器M0.1表示控温标志，M0.2表示恒温标志，M0.3表示降温标志，M0.4表示养护结束标志。主程序中还包含报警处理程序和数据存储处理程序。
3.3.2参数初始化SBR12子程序
在这个程序中要把设定值转换为能同功能模拟量EM AT04的数字量进行比较的值，将并其送到SBR12的参数中，同时还要设置控制的上限温度和下限温度参数，设置好中间的时间间隔，利用中断连续指令把中断程序INT0和中断事件EVENT10连接。
3.3.3控制子程序SBR0部分
在一号养护池中进行温度控制时，先进行控温，排汽电磁阀关闭时，打开进汽电磁阀，使窑内的温度分布比较均匀，然后进入1小时的升温阶段，升温结束进入恒温阶段，降温合计三小时后，关闭所有的输出，养护结束。其他养护池的控制方法相同。
3.3.4中断程序INT0部分
读取测量值并进行分析，当测量值低于设定值的下限时，打开供汽电磁阀加热，当测量值高于设定值的上限时，关闭供汽电磁阀停止加热，从而使温度保持在设定的范围内。
4.结束语
本控制系统根据实际情况，充分利用MCGS组态和西门子S7-200SMART PLC的子程序和中断程序功能进行设计，功能稳定可靠，能够自动地控制电杆养护池温度，提高了企业的效率，节约能源，降低成本。
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作者简介：陈伍宾（1983.8-），汉，男，广西容县，本科，设备部主任，研究方向：工厂自动化及信息化
论文作者:陈伍宾
论文发表刊物:《中国电业》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/18
标签：电杆论文; 温度论文; 组态论文; 恒温论文; 电磁阀论文; 程序论文; 阶段论文; 《中国电业》2019年第14期论文;