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摘 要对丝网印刷的玻璃烧结炉的结构、原理及生产工艺进行了全面分析，以OMRON公司CJ2 PLC为系统主机，采用一体化温度模块，设计成全自动的丝网印刷的玻璃烧结炉的PLC控制系统。系统工作可靠，操作简单，能有效的对丝网印刷玻璃烧结炉成型机设备进行控制。
关键词可编程序控制器；烧结炉；控制系统
中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)071-0101-01
广泛应用于工业生产中的印刷玻璃烧结炉是利用热源对需要丝网印刷的玻璃进行固化成型的设备，把丝网印刷的玻璃经过炉膛的均匀加热到一定温度后，保持一段时间后，再进行干燥保温，随后吹风冷却，经过烧结后的玻璃丝网印刷会牢牢的附着于玻璃表面，经久不变，此印刷玻璃烧结炉要求系统可靠性高，温度控制精确均匀，为此采用了专为工业环境下应用而设计的可编程控制器（OMRON CJ2 PLC）及一体化温度模块构成控制系统，实现对印刷玻璃烧结炉高精度和高可靠性的自动控制。
1印刷玻璃烧结炉基本工作原理及控制要求
1）设备基本原理。对于印刷玻璃烧结炉机组，它是由放片台、加热炉、冷却风栅、取片台以及冷却系统和电气控制系统组成；放片台和取片台用于上下片玻璃，加热炉用于印刷玻璃的升温和保温，冷却风栅使高温玻璃冷却；控制系统是由控制操作台、电气控制柜、设备控制检测元件及开关和操作按钮組成，其中用于人机界面的触摸屏安装在操作台上，提供设备加工过程中的工作状态，同时还提供了设备工艺参数的输入和修改功能等。
2）基本工作原理。整个机组的运行都在PLC的控制下，电机拖动控制是通过PLC的D/A模块和数字输出来控制的；温度控制是通过温度模块进行PID运算来调节控制加热元件来完成的；报警是通过采集检测元件的信号，通过程序判断报警，并输出报警信号；通过按钮来判断操作人员的操作，并具体执行。
3）控制要求。①传动控制要全程连续可调。②加热系统采用PID温度控制，设定温度与实际温度相差在±10℃。③温度控制的准确性、温度调整的方便性，炉体温度控制的均匀性。
2印刷玻璃烧结炉PLC系统控制流程（图1）
图1PLC系统控制功能图
1）加热温度控制电路。加热温度检测电路是由PLC温度模块等电路组成，通过热电偶采集温度的实时数值进入PLC，经过PID运算后，通过固态继电器控制电阻丝加热，完成温度的闭环反馈控制。
2）电机控制电路。电动机控制主要通过控制变频器，来控制电机的起停、运行速度。
3）输入输出电路。控制信号输入电路完成各种开关量的输入，包括按钮、各检测元件的信号等；输出控制电磁阀和接触器电路，主要有片台升降，炉门开合、风门开合等。
4）报警和电源。报警电路提供烧结炉在出现故障时报警，电源为整个控制系统提供电源。
5）触摸屏。触摸屏用来显示烧结炉机组的工作状态和工艺参数的输入。分为多个画面，主要有温度显示、运行监控、参数设定、报警显示等。
3PLC程序设计
PLC的程序按模块化设计，主要分为温度控制、运行控制、报警控制等几个部分，在此仅介绍主要的部分。
3.1温度控制流程图（图2）
温度控制部分首先对温度模块初始化，然后接受设定的温度参数，这些参数可以通过触摸屏来设定和修改。通过安装在操作台上的加热旋钮控制加热，为ON时控制加热，为OFF时停止加热。加热控制是通过热电偶的返回值，经过PID运算后，控制输出的通断和功率。
3.2设备运行控制流程图（图3）
PLC启动初始化后启动设备，等待运行信号。设备运行信号通过操作台上的旋钮，由操作员控制。设备运行后，首先由检测元件检测上片台是否有印刷玻璃，并判断炉内是否允许进入玻璃。直到允许进入时，打开前炉门玻璃进入炉内。玻璃在炉内行走，要时时计算玻璃的位置。当玻璃经过加热区、保温区后，要打开后炉门，使玻璃从炉内传送到冷却风栅。玻璃进入冷却风栅后，打开风门对玻璃吹风冷却。根据吹风时间冷却后，关闭风门，将玻璃传送至下片台。
4工艺工作原理
印刷玻璃从烧结炉放片台进入加热区，逐步提高温度，加热到所需的烧结温度进入保温区，在烧结温度下保持一定时间，然后降温冷却。烧结的关键点在于升温过程中均匀，而在烧结温度点能保持足够时间而后再经过吹风降温成形。为了让玻璃能均匀的升温，温度是逐步提高至烧结温度的，因此炉体加热分为3个大区，每个大区分成左、中、右三个小区，每个大区和小区都有单独的测温和加热控制。炉体的保温区分为两个大区，每个大区分左、中、右三个小区，保温区的温度保持在印刷烧结的温度。烧结完成的玻璃会进入冷却风栅，冷却风栅配有大功率风机对玻璃均匀吹风，使其快速的冷却至室温传入下片台下片。由于玻璃大小厚度不同时，为保证足够的升温保温时间，设备的传动速度是连续可调的。
5小结
本设计以烧结的工艺为核心来设计，通过运用CJ2系列PLC实现印烧结炉的自动控制 ，增强了控制系统的可靠性，延长了系统维护周期和使用寿命，温度控制采用了多个集成模块，并运用PID控制指令达到了较高的控制精度，实验表明此系统具有生产效率高、能耗低、产量大，获得较好的经济效率。
参考文献
[1]高钦和.PLC应用开发案例精选[M].北京:人民邮电出版社,2008.
[2]张立科.PLC应用开发技术与工程实践[M].北京:人民邮电出版社,2005.
[3]常斗南.PLC运动控制实例及解析[M].北京:机械工业出版社,2010.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词可编程序控制器；烧结炉；控制系统
中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)071-0101-01
广泛应用于工业生产中的印刷玻璃烧结炉是利用热源对需要丝网印刷的玻璃进行固化成型的设备，把丝网印刷的玻璃经过炉膛的均匀加热到一定温度后，保持一段时间后，再进行干燥保温，随后吹风冷却，经过烧结后的玻璃丝网印刷会牢牢的附着于玻璃表面，经久不变，此印刷玻璃烧结炉要求系统可靠性高，温度控制精确均匀，为此采用了专为工业环境下应用而设计的可编程控制器（OMRON CJ2 PLC）及一体化温度模块构成控制系统，实现对印刷玻璃烧结炉高精度和高可靠性的自动控制。
1印刷玻璃烧结炉基本工作原理及控制要求
1）设备基本原理。对于印刷玻璃烧结炉机组，它是由放片台、加热炉、冷却风栅、取片台以及冷却系统和电气控制系统组成；放片台和取片台用于上下片玻璃，加热炉用于印刷玻璃的升温和保温，冷却风栅使高温玻璃冷却；控制系统是由控制操作台、电气控制柜、设备控制检测元件及开关和操作按钮組成，其中用于人机界面的触摸屏安装在操作台上，提供设备加工过程中的工作状态，同时还提供了设备工艺参数的输入和修改功能等。
2）基本工作原理。整个机组的运行都在PLC的控制下，电机拖动控制是通过PLC的D/A模块和数字输出来控制的；温度控制是通过温度模块进行PID运算来调节控制加热元件来完成的；报警是通过采集检测元件的信号，通过程序判断报警，并输出报警信号；通过按钮来判断操作人员的操作，并具体执行。
3）控制要求。①传动控制要全程连续可调。②加热系统采用PID温度控制，设定温度与实际温度相差在±10℃。③温度控制的准确性、温度调整的方便性，炉体温度控制的均匀性。
2印刷玻璃烧结炉PLC系统控制流程（图1）
图1PLC系统控制功能图
1）加热温度控制电路。加热温度检测电路是由PLC温度模块等电路组成，通过热电偶采集温度的实时数值进入PLC，经过PID运算后，通过固态继电器控制电阻丝加热，完成温度的闭环反馈控制。
2）电机控制电路。电动机控制主要通过控制变频器，来控制电机的起停、运行速度。
3）输入输出电路。控制信号输入电路完成各种开关量的输入，包括按钮、各检测元件的信号等；输出控制电磁阀和接触器电路，主要有片台升降，炉门开合、风门开合等。
4）报警和电源。报警电路提供烧结炉在出现故障时报警，电源为整个控制系统提供电源。
5）触摸屏。触摸屏用来显示烧结炉机组的工作状态和工艺参数的输入。分为多个画面，主要有温度显示、运行监控、参数设定、报警显示等。
3PLC程序设计
PLC的程序按模块化设计，主要分为温度控制、运行控制、报警控制等几个部分，在此仅介绍主要的部分。
3.1温度控制流程图（图2）
温度控制部分首先对温度模块初始化，然后接受设定的温度参数，这些参数可以通过触摸屏来设定和修改。通过安装在操作台上的加热旋钮控制加热，为ON时控制加热，为OFF时停止加热。加热控制是通过热电偶的返回值，经过PID运算后，控制输出的通断和功率。
3.2设备运行控制流程图（图3）
PLC启动初始化后启动设备，等待运行信号。设备运行信号通过操作台上的旋钮，由操作员控制。设备运行后，首先由检测元件检测上片台是否有印刷玻璃，并判断炉内是否允许进入玻璃。直到允许进入时，打开前炉门玻璃进入炉内。玻璃在炉内行走，要时时计算玻璃的位置。当玻璃经过加热区、保温区后，要打开后炉门，使玻璃从炉内传送到冷却风栅。玻璃进入冷却风栅后，打开风门对玻璃吹风冷却。根据吹风时间冷却后，关闭风门，将玻璃传送至下片台。
4工艺工作原理
印刷玻璃从烧结炉放片台进入加热区，逐步提高温度，加热到所需的烧结温度进入保温区，在烧结温度下保持一定时间，然后降温冷却。烧结的关键点在于升温过程中均匀，而在烧结温度点能保持足够时间而后再经过吹风降温成形。为了让玻璃能均匀的升温，温度是逐步提高至烧结温度的，因此炉体加热分为3个大区，每个大区分成左、中、右三个小区，每个大区和小区都有单独的测温和加热控制。炉体的保温区分为两个大区，每个大区分左、中、右三个小区，保温区的温度保持在印刷烧结的温度。烧结完成的玻璃会进入冷却风栅，冷却风栅配有大功率风机对玻璃均匀吹风，使其快速的冷却至室温传入下片台下片。由于玻璃大小厚度不同时，为保证足够的升温保温时间，设备的传动速度是连续可调的。
5小结
本设计以烧结的工艺为核心来设计，通过运用CJ2系列PLC实现印烧结炉的自动控制 ，增强了控制系统的可靠性，延长了系统维护周期和使用寿命，温度控制采用了多个集成模块，并运用PID控制指令达到了较高的控制精度，实验表明此系统具有生产效率高、能耗低、产量大，获得较好的经济效率。
参考文献
[1]高钦和.PLC应用开发案例精选[M].北京:人民邮电出版社,2008.
[2]张立科.PLC应用开发技术与工程实践[M].北京:人民邮电出版社,2005.
[3]常斗南.PLC运动控制实例及解析[M].北京:机械工业出版社,2010.
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