摘要：采用CAN總線技術組建以嵌入式PLC為主站的CAN網絡，運用PID算法，結合工業級人機界面，實現隧道窯系統的邏輯控制和過程控制。
關鍵詞：隧道窯，CAN總線，嵌入式PLC， PID，人機界面
1引言
隧道窯是一種連續式窯爐，主要用于陶瓷建材、日用陶瓷等燒制，就其結構而言主要由預熱區、高溫區、急冷區和緩冷區組成，隧道窯的控制涉及風機的控制、溫度的檢測、壓力的檢測，溫度的控制、壓力的控制以及其它控制。將CAN總線技術應用在隧道窯控制系統，可以很好地滿足溫度和壓力實時控制的要求，系統通信速率高、穩定性強，而工業級人機界面的參與，使得控制系統更加直觀化，易于用戶使用和操作。下面以河北唐山某陶瓷廠的一條隧道窯為案例，介紹其控制系統的實現過程。
2控制對象
此窯是一條80m長的燃氣隧道窯，共有溫度檢測點20個（K分度12個，S分度8個），其中10個溫度點受控，壓力檢測點2個，10個燃氣執行器，10只燒嘴火焰檢測，風機有：排煙風機2臺（一用一備）、助燃風機2臺（一用一備）、急冷風機2臺（一用一備）、緩冷風機2臺（一用一備）、抽熱風機2臺（一用一備）、窯頭窯尾氣幕風機各1臺。10點溫度控制是通過控制執行器閥位大小，改變燃料注入多少，從而使溫度穩定。2點壓力控制通過調節排煙風機和急冷風機轉速來控制，即通過調節排煙和急冷變頻器頻率來控制壓力。此外還有風機連鎖，燒嘴熄火報警及各類故障報警。
3窯爐控制系統的組成
    本控制系統由3臺嵌入式PLC（EASY-M2416R）、2臺CAN-AD1216、1臺CAN-AD1208、1臺CAN-DA1208等部分組成。其中，嵌入式PLC用于邏輯開關量的控制，PID運算，以及通過CAN總線與下級的模塊進行通訊；溫度采集模塊CAN-AD1216用來完成20點溫度模擬量的采集；壓力采集模塊CAN-AD1208用來采集2點壓力信號；模擬量輸出模塊CAN-DA1208用來控制風機變頻器。      
下面為系統框架圖：


作為本系統的控制核心嵌入式PLC  Easy-AD1216，下層網絡采用CAN總線來進行通訊，對上分別用RS0口與HMI（人機界面），RS1口與計算機進行通訊。其特點如下：
3.1    有比較強大的通訊功能：
一路CAN總線接口在應用層作了標準規劃，凡遵循該標準的CAN總線設備，可以通過CANSET軟件設置CAN網絡配置文件，下載固化到EASY-M2416R中，就可以把該設備映射到CAN網絡中。CAN總線由于具有良好的實時性、可靠性、抗干擾能力及檢錯能力，所以在一些條件比較苛刻的場合里廣泛應用。
另外，串行口 RS0可用于梯形圖程序及上位機的監控，還可以與人機界面通訊；串行口RS1可用于下載CANSET軟件生成的CAN網絡配置文件，還可以通過RS485網絡連接第三方設備，如PC、三菱PLC。由于各個網絡都是獨立的，同個PLC在連接多個模式的網絡也不會受影響。
3.2有和三菱相當的運算速度和幾乎完全兼容的開發環境：
經過測試，基本指令的運算速度在0.5u/步以下，和三菱FX2系列的PLC相當，這對于控制要求不是很高的用戶來說已是足夠了。它的梯形圖以及指令和三菱PLC的也是完全兼容，并且都能在三菱編程軟件里很好的運行。這對于使用過三菱PLC的用戶來說減輕了很多的困難。
3.3獨立開發的CAN總線互聯CANSET軟件：
CANSET軟件能很輕松方便的完成通訊設置。設置內容包括：網絡設備總數、網絡設備地址、網絡通訊數據的內容、網絡數據通訊速度等。它還能根據用戶的需要，靈活設置每個設備的任務級別，以保證網絡資源的合理分配。處于下層網絡的AD和DA，以及Easy-M2416R設備，遵循CANBUS協議的接口，能很方便地連入CAN總線網絡中，成為系統的一部分。