论文部分内容阅读
摘要本文就80m全自动天然气隧道窑监控系统的设计进行了剖析。重点介绍了窑车自动循环系统、燃烧系统、温度压力自动控制系统、Fame view集控软件功能、PLC控制。对上位机、下位机的通讯结构与功能原理也作了详尽的阐述。
关键词监控系统，自动循环，集控软件，通讯过程
1引言
随着国家能源结构的调整和环保措施的加强，越来越多的煤烧隧道窑面临着改造和淘汰的可能，笔者所在公司利用国家西气东输的契机，将一条80m长的原煤烧成隧道窑改造成一条80m长的天然气烧成隧道窑。这种清洁能源烧成窑炉不仅产量高、质量好而且因烧成制度（温度、压力、气氛）稳定，对环境无污染、热利用率高、断面温度均匀、对制品可进行快速烧成而被广泛使用在日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷上，它的机械化、自动化程度高，监控水平也较以前的窑炉有大幅度提高。本文就80m全自动天然气隧道窑监控系统的设计进行了较全面的剖析。
2窑炉结构
窑炉长度为80m，共分40节，每节为2m。其中1～14节为预热带，15～30节为烧成带，31～40节为冷却带。在预热带共装有热电偶4支，烧成带共装有热电偶11支，冷却带3支。预热带共装有烧嘴8只，烧成带共装有烧嘴88只，各烧嘴位置相对错开。整个窑炉对烧成带88只烧嘴进行自动控制，由11支热电偶检测窑内温度，并作为控制该段窑炉温度控制端的输入参数，通过执行器来控制该段进入烧嘴的助燃风量，助燃风通过空/燃比例阀进行燃气量的控制从而实现对该段窑炉温度的自动控制。冷却带用3支热电偶的信号作为该段温度显示的参数，从而实现调节急冷风和冷却风的大小。分别在窑头的排烟总管处、急冷风处、助燃风总管上设置压力表来控制排烟风机变频器、急冷风机变频器、助燃风机变频器。各烧嘴、热电偶、风机、风管窑炉的结构位置见图1。
窑炉参数、风机系统及窑自动循环系统参数如表1～3所示。
3监控系统的组成
该系统由硬件部分和软件部分组成。
3.1 监控系统的硬件组成
硬件包括上位机、下位机、通讯控制器，见图2。
3.1.1硬件功能
上位机与通讯控制模块组成控制站，控制站的主要功能是完成控制站与外部设备之间的双向通讯，为生产过程的参数提供多种形式的记录、显示、打印。有丰富的人机界面和软件资源。它包括控制回路定义、画面组态、流程图绘制、报表设置、报警设置。程序可以用C++编写，专用的监控程序在WINDOWS操作系统下运行。
上位机的主要功能是显示、记录、打印生产过程中的生产参数和热工参数，保存系统参数，监控系统安全，发出故障报警信号提示，修改下位机的程序和有关参数设定，与下位机保持通讯。
下位机的主要功能是对窑炉运行的各项参数进行检测和控制，并向上位机作出报告、发出故障报警信号。
3.1.2硬件通讯连接
它提供电隔离的RS485通信接口，与上位机组成控制网络。通信距离达1200m。
(1) 上位机与集成仪表通讯需外接RS232/RS485转换接口。为保证通信质量建议采用双绞线，终端安装匹配电阻（R120Ω1/4w）；
（2） 上位机与PLC通讯需SC-09专用电缆；
（3） 上位机与变频器通讯则需要用屏蔽线；
（4） 上位机运用专用监控软件，检查、修改仪表中的各种参数，仪表前的各种按键功能都可以由上位机实现；
（5） 仪表与上位机的通信为被动方式，即仪表不会主动向上位机发送数据，必须由上位机向集成仪表发出读、写命令，仪表才会作相应的响应。仪表应设置好相应的通讯地址，上位机才能识别地址不同的仪表；
（6） 集成仪表可使用AIDCS应用软件，此软件与用C++编写的程序可在中文WINDOWS98/ME/NT/2000/XP等操作系统下运行。
由通讯模块与上位机、AI-708M、NE600集成仪表、PLC控制器、变频器组成的主从式多机通讯系统，由上位机与从机进行通讯。从机最多可达127台。多机通讯部分如图3所示。
3.1.3 硬件控制原理
（1） 主机与从机的通讯过程：
1) 主机发出从机地址，进入接收状态，接收从机应答信号(即相应从机的地址信息)；
2) 所有的从机均接收主机发出的地址信息，且与本机地址进行比较，当接收到的地址信息与本机地址相符时，表示该机被选中，再将该机信息发给主机(执行CLR SM2指令，使SM2为0)，方便主机随后发出的信息能接收。对于未被选中的从机，因SM2仍为1，因此不能接收主机发出的指令；
3) 主机接收到从机应答信号，发出指令信息；
4) 从机正确接收主机指令信息后，发出应答信号给主机，主-从机通讯过程结束。
（2） 从机与主机通讯过程
1) 发送前从机先检测TXD引脚，如果为高电平，则表明没有其它从机给主机发送信息，主机的RXD引脚处于空闲状态；
2) 从机确认主机的RXD引脚处于空闲状态后，发出地址信息到主机；
3) 从机接收到主机应答信号后，发出数据给主机，然后令从机SM2为0，以便接收主机正确信号；
4) 主机正确接收后，再发接收正确信号给从机；
5) 从机接收到主机发送的“接收正确”信号后，表明数据通讯结束。
3.2 软件组成
软件由Fameview集成控制、PLC程序、集成仪表专用程序等组成。
3.2.1软件功能
80m全自动隧道窑监控软件主要采用集成控制软件Fameview，具有集成PLC程序、集成仪表专用程序的功能。它主要有三大部分：主程序、中断程序和PLC、集成仪表应用程序。主程序、中断程序流程方框图见图4、图5。
3.2.2软件要求
(1) 用户组直观，操作简便，全中文显示，菜单加键盘操作；
(2) 高可靠性结构，系统有冗余设计，以避免局部失效而导致整体失效，使系统发生混乱；
(3) 所有的软件都能在WINDOWS下运行，确保软件不发生冲突。
3.2.3软件控制运用
Fameview开发中以windowsNT为开发平台，全部代码采用VC++进行编写，并自然过渡到windows2000/XP平台，所以是纯32位代码，多任务系统。它保证了系统内核的先进性和稳定性，无内存泄露，能长期运行，被誉为“不会死”的组态软件。
Fameview一直把可编程控制器（PLC）作为适合对象定位于自动化控制应用中，专门设计了设备数据表，能对数据进行批处理，多线程同时处理多个通讯设备，通讯速度和稳定性好。
Fameview功能强大，除提供通讯、运行数据库、画面、报警、历史数据等功能外，还提供了实用数据库运用、数据服务、报表、报警记录、用户编程等增强功能，许多棘手的问题都能迎刃而解。
（1） 设备通讯
通讯驱动程序指Fameview与设备进行通讯并读写设备数据的程序，是监控系统最基本、最底层的功能；根据连接设备的不同，可分为PLC驱动、仪表驱动、变频器驱动；根据通讯连接方式不同可分为串口驱动、以太网驱动、GPRS驱动、总线驱动等。
（2） 驱动安装
利用Fameview可以方便地安装仪表、PLC、变频器的驱动程序，只要在安装驱动菜单下选择不同的公司仪表、PLC、变频器的型号，按照画面提示逐步安装即可。
（3） 设备数据表
Fameview中设置了内存缓冲区，用来存放与外部控制设备通讯的数据，通过通讯驱动进行刷新和输出，运行数据库需要的过程数据可从设备数据表中取得。
（4） 运行数据库
Fameview监控系统是通过通讯驱动，把外部控制设备中成批的数据映象到设备数据表中，但成批数据无法直接使用，所以系统通过运行数据库提供各种变量，以各种方式来访问设备数据表；运行数据库是控制系统的中心枢纽，运行数据库提供各种变量供其他程序使用，如画面、报警、报表等。
运行数据库是一种面向对象的、结构化的、组态的实时数据库，它通过巧妙的设计，仿真和模拟为一台超级控制设备，有各种数据和功能模块，具有模拟输入变量、模拟输出变量、模拟输入/输出变量、开关输入变量、开关输出变量、开关输入/输出变量等六种变量与设备数据表进行各种方式的数据交换，用来读写、修改设备数据值和位状态。
（5） 扩展运用
1） Fameview提供了功能强大的报警功能，如果某变量不在其规定的范围内，则可以通过各种方式进行报警，同时还提供了报警查看和报警管理功能。
2） 历史数据
系统的历史数据存储在数据库中，对应的数据源为Fameview docdata source，系统数据源类型为Access或SQL Server。在查询历史数据时，可以由Fameview提供的历史数据曲线查询，方便数据比较。
3） 实时报表
Fameview系统提供了实时报表打印功能，可以打印/浏览运行数据库来显示某变量的当前值。
4在全自动循环中的监控
4.1 自动循环系统中监控的运用
自动循环系统由循环步进机、窑头托车、窑体顶杆机、窑尾托车等组成。系统实现半成品到成品的全自动运输过程。系统要完成半成品进窑、成品出窑等工序。窑头自动运行要完成以下动作：勾车机将步进机送来的窑车勾至托车、托车解刹、托车运行、定位、刹车、勾车机将窑车送至窑体轨道、再返回自动循环轨道等待。窑尾自动运行过程正好相反，它将窑车从窑体轨道勾至托车并送至自动循环轨道，再返回窑体轨道等待。确保其动作的过程准确无误，保护措施得当。因此传动系统选用PLC编程控制器，使得控制灵活，维修方便。
4.2 主控制监控系统
主控制监控系统能监控窑炉上所有风机的启、停；窑车的全自动循环启、停；燃气总阀的启、停；报警电路的启、停并能对控制电路进行联锁。
（1） 运用在主控系统中的 FX2N－64 PLC 可编程控制器负责对全窑的风机、燃气、报警电路进行控制（原理图见图6）。全自动隧道窑主控制部分要完成以下工作：
1） 完成窑炉上所有风机的启动、停止；
2） 完成窑炉的风机过载报警、燃气异常报警、变频器异常报警、温度异常报警、助燃压力异常报警；
3） 对有备用风机的电路进行互锁、对主燃气电磁阀进行联锁程序控制。
（2） I/O输入输出接口的分配
1） 输入接口：SB1～26为各种风机启动、停止按钮，分别对应编程器输入口中的X0～31，X32～37为各报警电路输入；
2） 输出接口：编程器输出口Y0～17分别对应控制各风机电路部分、输出口Y20对应控制电磁总阀， Y22～23对应控制各种报警电路部分。
（3） 主控制系统的要求
1） 所有的风机电机不能超载，温度、压力不能超限，否则报警；
2） 所有的变频器无异常，否则报警；
3） 燃气总电磁阀与排烟风机、助燃风机联动，必须在排烟风机和助燃风机全部启动后，才能开启燃气总阀；
4） 运行的风机和备用风机必须互锁，防止误操作；
5） 窑头排烟风机、助燃风机、急冷风机都使用变频器起动开关加以控制；
6）在总空气开关中另加入脱扣按钮作为总电源的紧急关闭按钮。
4.3 在窑头控制中的运用
用 FX1N-60 PLC 可编程控制器，对窑头自动进窑进行控制（电路原理图见图7）。
（1） 窑头控制系统中能完成以下工作：
1） 能进行自动与手动的切换；
2） 完成进窑托车的前进、后退、定位刹车、解刹和勾车机的前进、后退；
3） 完成对自动回车线和备用回车线进行识别；
4） 完成顶杆机的前进、后退以及与窑尾电路的联锁，保证窑车进车的安全。
（2） I/O输入输出接口的分配
1） 输入接口：SB1为自动、手动切换，SB2～13为各种电机启动前进、后退按钮，分别对应编程器输入口中的X0，X1～13,X14～24为各限位行程开关和光电开关的输入；
2）输出接口：Y0～14输出为各电机和油泵电磁阀控制电路。Y15～16为备用电磁阀电路，Y20～26为各机械工作指示。
4.4 在窑尾控制中的运用
用FX1N-40 PLC 可编程控制器，对窑尾窑车出窑电路进行控制（电路原理见图8）。
（1） 出窑控制系统中完成以下工作：
1） 能进行自动与手动的切换；
2） 完成出窑托车的前进、后退、定位刹车、解刹和勾车机的前进、后退；
3） 完成对自动回车线和备用回车线进行识别；
4） 与窑头电路的联锁，保证窑车进车的安全。
（2） I/O输入输出接口的分配
1） 输入接口：SB1为自动、手动切换，SB2～8为各种电机启动前进、后退按钮，回车线备用道分别对应编程器输入口中的X0，X1～7,X8～21为各限位行程开关和光电开关的输入；
2） 输出接口：Y0为与窑头联锁，Y1～6输出为各电机和油泵电磁阀控制电路。Y14～16为托车、勾车、定位机指示电路。
5温度控制系统中的监控
燃烧系统由燃气、助燃风、调节器、执行器、烧嘴等组成。其中由调节器、热电偶、执行器、集成仪表等组成温度控制回路，实现对窑炉温度的全面控制。
（1） 系统要求：窑内截面的温度均匀，上下温差小。避免局部温度过高，使釉面提前封闭，造成氧化、还原不彻底；
（2） 系统在还原区域为不完全燃烧，火焰为还原焰，在氧化区域要完全充分燃烧；
（3） 系统在整个燃烧区域的温度可调，并且调温迅速，温度摆动小。
本系统温度检测点共有18个，N型热电偶7个，分别安装在3、8、11、13、28、33、36单元的窑顶上。S型热电偶11支，分别安装在15、17～26单元的窑顶上。在整个烧成带，几乎每节都安装S型热电偶作为温度调节单元的信号输入，由热电偶检测窑内该温度段的热电信号。通过补偿导线送至AI708M型集成仪表，在集成仪表内完成温度变送、A/D、D/A、数码显示、数码设定、光电隔离、信号输出等功能。温度控制系统带动调节阀调节阀体的角度以控制助燃的流量（原理图见图9），与助燃风相配套的空/燃比例阀改变燃气进入烧嘴量的大小，从而控制该段窑炉的温度。选用空/燃比例阀是为了保证系统在投入自动运行时烧嘴火焰的还原性质不变。
6压力控制系统中的监控
压力系统由排烟风机、余热风机、助燃风机、急冷风机、燃气压力等组成，确保窑风压力在正常燃烧时的稳定。
（1） 排烟区域要处于大负压，还原区域处于小负压，急冷区处于小负压或零压，燃气压力在3000～4000kPa之间；
（2） 系统在窑内设立3个压力测量控制点、2个压力测量显示点，燃气总管上设立2个测量点，通过导线将压力传感器的压力信号转变成电信号后送入集成仪表，在集成仪表内完成温度变送、A/D、D/A、数码显示、数码设定、光电隔离、信号输出等功能。用此信号来控制变频器的转速和燃气总阀的开关。
所有的仪表采用AI708M、NE600系列集成仪表。
7事故报警中的监控
（1） 当出现以下情况时，系统会发出报警：
1） 燃气压力、助燃压力、窑内负压不正常；
2） 风机不正常运转，变频器发生故障；
3） 托车超出运行区域，窑头窑尾不能联动；
4） 某段温度超限时。
（2） 报警处理：
当窑炉温度、燃气压力、风机压力超过设定的上、下限值、自动循环系统发生故障、电机过载等情况发生时，监控报警立即发出声光报警，并切断相应的电源电路，同时在控制仪表面板上发出相应故障显示灯，提示值班人员及时排除以快速地恢复窑炉系统的正常工作。
天然气是一种热值较高的无污染燃料，它具有很低的燃点，产生故障时处理不及时很容易发生事故。因此在天然气管路安全控制上设有许多自动控制系统。只有当排烟风机正常、助燃风机正常、主燃气管道压力正常、自动循环系统正常、烧嘴点火都正常时(见图10)，燃气总阀才能打开，进行正常供气，确保其安全工作。窑炉正常工作时，天然气总管上的变送器将液化气压力信号传送给压力表，当减压阀损坏或燃料发生泄漏并产生的压降超过设定的上、下限值时，与压力表联锁状态的电磁阀立即切断燃料供应，并发出声、光报警，同时从Fameview控制屏幕上也能直观地观察到故障情况，以便排除故障。
8施工要求
（1） 上位机需外接RS232/RS485转换接口。为保证通信质量，建议采用双绞线，终端安装匹配电阻（R120Ω1/4w）；
（2） 上位机运用专用监控软件，检查、修改仪表中的各种参数。仪表前的各种按键功能都可以由上位机实现；
（3） 仪表采用先进的专家模糊PID自适应算法。仪表应设置好相应的通讯地址，上位机才能识别地址不同的仪表；
（4） PLC可以运用SWOPC-FXGP/WIN-C软件，自带SC-09长专用通讯电缆，集成仪表可使用AIDCS应用软件。两种软件与用C++语言编写的程序，可运行在中文WINDOWS2000/NT/XP等操作系统下运行。
9结 束 语
该监控系统结合天然气隧道窑的工艺特点，设计合理，能够对整个窑炉的系统参数作全面的监控，可以显示温度设定界面、风机、烧嘴工况界面、窑内压力工况界面、温度压力直方图、温度压力曲线、温度、压力、故障报警的历史记录、窑车车位图等。它还采用了先进的专家模糊PID自适控制原理。在总结人工操作经验的基础上，发挥计算机控制的优点。保证了窑炉烧成制度的稳定，节约了能源，同时也大大提高了窑炉的自动化程度，投产以来，生产稳定，故障极少。
工程完工后运行至今，各项运行十分稳定，烧制的产品符合国家日用细瓷标准，产品合格率为99.4%。日进产品达6万件，耗气量为4500Nm3，单位能耗仅为8873.75kJ/kg瓷。与改造前的原煤烧成相比，节约能耗27%以上。由于燃烧系统中采用了空/燃比例阀，改变燃气量的同时也按比例改变了进入烧嘴中的助燃风，保证了空/燃比例的稳定，从而保证了火焰的强还原气氛，使烧成的产品色泽一致，避免了产品发黄、起泡现象的产生。
参考文献
1 宋 瑞.现代陶瓷窑炉[M].武汉工业大学出版社,1996
2 廖常初主编.PLC基础及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2003
3 潘永雄主编.单片机原理与应用[M].电子工业出版社,2002
4 梁善良.PLC在液化气辊道窑上的运用[J].山东陶瓷,2004,5
5 左国庆.DCS在石油化工企业中的应用[J].炼油化工自动化,1993,1
6 陈立定,吴玉香,苏开才.电气控制与可编程控制器[M].华南理工大学出版社,2001
7 内部资料.Fameview集成控制说明书，2005
关键词监控系统，自动循环，集控软件，通讯过程
1引言
随着国家能源结构的调整和环保措施的加强，越来越多的煤烧隧道窑面临着改造和淘汰的可能，笔者所在公司利用国家西气东输的契机，将一条80m长的原煤烧成隧道窑改造成一条80m长的天然气烧成隧道窑。这种清洁能源烧成窑炉不仅产量高、质量好而且因烧成制度（温度、压力、气氛）稳定，对环境无污染、热利用率高、断面温度均匀、对制品可进行快速烧成而被广泛使用在日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷上，它的机械化、自动化程度高，监控水平也较以前的窑炉有大幅度提高。本文就80m全自动天然气隧道窑监控系统的设计进行了较全面的剖析。
2窑炉结构
窑炉长度为80m，共分40节，每节为2m。其中1～14节为预热带，15～30节为烧成带，31～40节为冷却带。在预热带共装有热电偶4支，烧成带共装有热电偶11支，冷却带3支。预热带共装有烧嘴8只，烧成带共装有烧嘴88只，各烧嘴位置相对错开。整个窑炉对烧成带88只烧嘴进行自动控制，由11支热电偶检测窑内温度，并作为控制该段窑炉温度控制端的输入参数，通过执行器来控制该段进入烧嘴的助燃风量，助燃风通过空/燃比例阀进行燃气量的控制从而实现对该段窑炉温度的自动控制。冷却带用3支热电偶的信号作为该段温度显示的参数，从而实现调节急冷风和冷却风的大小。分别在窑头的排烟总管处、急冷风处、助燃风总管上设置压力表来控制排烟风机变频器、急冷风机变频器、助燃风机变频器。各烧嘴、热电偶、风机、风管窑炉的结构位置见图1。
窑炉参数、风机系统及窑自动循环系统参数如表1～3所示。
3监控系统的组成
该系统由硬件部分和软件部分组成。
3.1 监控系统的硬件组成
硬件包括上位机、下位机、通讯控制器，见图2。
3.1.1硬件功能
上位机与通讯控制模块组成控制站，控制站的主要功能是完成控制站与外部设备之间的双向通讯，为生产过程的参数提供多种形式的记录、显示、打印。有丰富的人机界面和软件资源。它包括控制回路定义、画面组态、流程图绘制、报表设置、报警设置。程序可以用C++编写，专用的监控程序在WINDOWS操作系统下运行。
上位机的主要功能是显示、记录、打印生产过程中的生产参数和热工参数，保存系统参数，监控系统安全，发出故障报警信号提示，修改下位机的程序和有关参数设定，与下位机保持通讯。
下位机的主要功能是对窑炉运行的各项参数进行检测和控制，并向上位机作出报告、发出故障报警信号。
3.1.2硬件通讯连接
它提供电隔离的RS485通信接口，与上位机组成控制网络。通信距离达1200m。
(1) 上位机与集成仪表通讯需外接RS232/RS485转换接口。为保证通信质量建议采用双绞线，终端安装匹配电阻（R120Ω1/4w）；
（2） 上位机与PLC通讯需SC-09专用电缆；
（3） 上位机与变频器通讯则需要用屏蔽线；
（4） 上位机运用专用监控软件，检查、修改仪表中的各种参数，仪表前的各种按键功能都可以由上位机实现；
（5） 仪表与上位机的通信为被动方式，即仪表不会主动向上位机发送数据，必须由上位机向集成仪表发出读、写命令，仪表才会作相应的响应。仪表应设置好相应的通讯地址，上位机才能识别地址不同的仪表；
（6） 集成仪表可使用AIDCS应用软件，此软件与用C++编写的程序可在中文WINDOWS98/ME/NT/2000/XP等操作系统下运行。
由通讯模块与上位机、AI-708M、NE600集成仪表、PLC控制器、变频器组成的主从式多机通讯系统，由上位机与从机进行通讯。从机最多可达127台。多机通讯部分如图3所示。
3.1.3 硬件控制原理
（1） 主机与从机的通讯过程：
1) 主机发出从机地址，进入接收状态，接收从机应答信号(即相应从机的地址信息)；
2) 所有的从机均接收主机发出的地址信息，且与本机地址进行比较，当接收到的地址信息与本机地址相符时，表示该机被选中，再将该机信息发给主机(执行CLR SM2指令，使SM2为0)，方便主机随后发出的信息能接收。对于未被选中的从机，因SM2仍为1，因此不能接收主机发出的指令；
3) 主机接收到从机应答信号，发出指令信息；
4) 从机正确接收主机指令信息后，发出应答信号给主机，主-从机通讯过程结束。
（2） 从机与主机通讯过程
1) 发送前从机先检测TXD引脚，如果为高电平，则表明没有其它从机给主机发送信息，主机的RXD引脚处于空闲状态；
2) 从机确认主机的RXD引脚处于空闲状态后，发出地址信息到主机；
3) 从机接收到主机应答信号后，发出数据给主机，然后令从机SM2为0，以便接收主机正确信号；
4) 主机正确接收后，再发接收正确信号给从机；
5) 从机接收到主机发送的“接收正确”信号后，表明数据通讯结束。
3.2 软件组成
软件由Fameview集成控制、PLC程序、集成仪表专用程序等组成。
3.2.1软件功能
80m全自动隧道窑监控软件主要采用集成控制软件Fameview，具有集成PLC程序、集成仪表专用程序的功能。它主要有三大部分：主程序、中断程序和PLC、集成仪表应用程序。主程序、中断程序流程方框图见图4、图5。
3.2.2软件要求
(1) 用户组直观，操作简便，全中文显示，菜单加键盘操作；
(2) 高可靠性结构，系统有冗余设计，以避免局部失效而导致整体失效，使系统发生混乱；
(3) 所有的软件都能在WINDOWS下运行，确保软件不发生冲突。
3.2.3软件控制运用
Fameview开发中以windowsNT为开发平台，全部代码采用VC++进行编写，并自然过渡到windows2000/XP平台，所以是纯32位代码，多任务系统。它保证了系统内核的先进性和稳定性，无内存泄露，能长期运行，被誉为“不会死”的组态软件。
Fameview一直把可编程控制器（PLC）作为适合对象定位于自动化控制应用中，专门设计了设备数据表，能对数据进行批处理，多线程同时处理多个通讯设备，通讯速度和稳定性好。
Fameview功能强大，除提供通讯、运行数据库、画面、报警、历史数据等功能外，还提供了实用数据库运用、数据服务、报表、报警记录、用户编程等增强功能，许多棘手的问题都能迎刃而解。
（1） 设备通讯
通讯驱动程序指Fameview与设备进行通讯并读写设备数据的程序，是监控系统最基本、最底层的功能；根据连接设备的不同，可分为PLC驱动、仪表驱动、变频器驱动；根据通讯连接方式不同可分为串口驱动、以太网驱动、GPRS驱动、总线驱动等。
（2） 驱动安装
利用Fameview可以方便地安装仪表、PLC、变频器的驱动程序，只要在安装驱动菜单下选择不同的公司仪表、PLC、变频器的型号，按照画面提示逐步安装即可。
（3） 设备数据表
Fameview中设置了内存缓冲区，用来存放与外部控制设备通讯的数据，通过通讯驱动进行刷新和输出，运行数据库需要的过程数据可从设备数据表中取得。
（4） 运行数据库
Fameview监控系统是通过通讯驱动，把外部控制设备中成批的数据映象到设备数据表中，但成批数据无法直接使用，所以系统通过运行数据库提供各种变量，以各种方式来访问设备数据表；运行数据库是控制系统的中心枢纽，运行数据库提供各种变量供其他程序使用，如画面、报警、报表等。
运行数据库是一种面向对象的、结构化的、组态的实时数据库，它通过巧妙的设计，仿真和模拟为一台超级控制设备，有各种数据和功能模块，具有模拟输入变量、模拟输出变量、模拟输入/输出变量、开关输入变量、开关输出变量、开关输入/输出变量等六种变量与设备数据表进行各种方式的数据交换，用来读写、修改设备数据值和位状态。
（5） 扩展运用
1） Fameview提供了功能强大的报警功能，如果某变量不在其规定的范围内，则可以通过各种方式进行报警，同时还提供了报警查看和报警管理功能。
2） 历史数据
系统的历史数据存储在数据库中，对应的数据源为Fameview docdata source，系统数据源类型为Access或SQL Server。在查询历史数据时，可以由Fameview提供的历史数据曲线查询，方便数据比较。
3） 实时报表
Fameview系统提供了实时报表打印功能，可以打印/浏览运行数据库来显示某变量的当前值。
4在全自动循环中的监控
4.1 自动循环系统中监控的运用
自动循环系统由循环步进机、窑头托车、窑体顶杆机、窑尾托车等组成。系统实现半成品到成品的全自动运输过程。系统要完成半成品进窑、成品出窑等工序。窑头自动运行要完成以下动作：勾车机将步进机送来的窑车勾至托车、托车解刹、托车运行、定位、刹车、勾车机将窑车送至窑体轨道、再返回自动循环轨道等待。窑尾自动运行过程正好相反，它将窑车从窑体轨道勾至托车并送至自动循环轨道，再返回窑体轨道等待。确保其动作的过程准确无误，保护措施得当。因此传动系统选用PLC编程控制器，使得控制灵活，维修方便。
4.2 主控制监控系统
主控制监控系统能监控窑炉上所有风机的启、停；窑车的全自动循环启、停；燃气总阀的启、停；报警电路的启、停并能对控制电路进行联锁。
（1） 运用在主控系统中的 FX2N－64 PLC 可编程控制器负责对全窑的风机、燃气、报警电路进行控制（原理图见图6）。全自动隧道窑主控制部分要完成以下工作：
1） 完成窑炉上所有风机的启动、停止；
2） 完成窑炉的风机过载报警、燃气异常报警、变频器异常报警、温度异常报警、助燃压力异常报警；
3） 对有备用风机的电路进行互锁、对主燃气电磁阀进行联锁程序控制。
（2） I/O输入输出接口的分配
1） 输入接口：SB1～26为各种风机启动、停止按钮，分别对应编程器输入口中的X0～31，X32～37为各报警电路输入；
2） 输出接口：编程器输出口Y0～17分别对应控制各风机电路部分、输出口Y20对应控制电磁总阀， Y22～23对应控制各种报警电路部分。
（3） 主控制系统的要求
1） 所有的风机电机不能超载，温度、压力不能超限，否则报警；
2） 所有的变频器无异常，否则报警；
3） 燃气总电磁阀与排烟风机、助燃风机联动，必须在排烟风机和助燃风机全部启动后，才能开启燃气总阀；
4） 运行的风机和备用风机必须互锁，防止误操作；
5） 窑头排烟风机、助燃风机、急冷风机都使用变频器起动开关加以控制；
6）在总空气开关中另加入脱扣按钮作为总电源的紧急关闭按钮。
4.3 在窑头控制中的运用
用 FX1N-60 PLC 可编程控制器，对窑头自动进窑进行控制（电路原理图见图7）。
（1） 窑头控制系统中能完成以下工作：
1） 能进行自动与手动的切换；
2） 完成进窑托车的前进、后退、定位刹车、解刹和勾车机的前进、后退；
3） 完成对自动回车线和备用回车线进行识别；
4） 完成顶杆机的前进、后退以及与窑尾电路的联锁，保证窑车进车的安全。
（2） I/O输入输出接口的分配
1） 输入接口：SB1为自动、手动切换，SB2～13为各种电机启动前进、后退按钮，分别对应编程器输入口中的X0，X1～13,X14～24为各限位行程开关和光电开关的输入；
2）输出接口：Y0～14输出为各电机和油泵电磁阀控制电路。Y15～16为备用电磁阀电路，Y20～26为各机械工作指示。
4.4 在窑尾控制中的运用
用FX1N-40 PLC 可编程控制器，对窑尾窑车出窑电路进行控制（电路原理见图8）。
（1） 出窑控制系统中完成以下工作：
1） 能进行自动与手动的切换；
2） 完成出窑托车的前进、后退、定位刹车、解刹和勾车机的前进、后退；
3） 完成对自动回车线和备用回车线进行识别；
4） 与窑头电路的联锁，保证窑车进车的安全。
（2） I/O输入输出接口的分配
1） 输入接口：SB1为自动、手动切换，SB2～8为各种电机启动前进、后退按钮，回车线备用道分别对应编程器输入口中的X0，X1～7,X8～21为各限位行程开关和光电开关的输入；
2） 输出接口：Y0为与窑头联锁，Y1～6输出为各电机和油泵电磁阀控制电路。Y14～16为托车、勾车、定位机指示电路。
5温度控制系统中的监控
燃烧系统由燃气、助燃风、调节器、执行器、烧嘴等组成。其中由调节器、热电偶、执行器、集成仪表等组成温度控制回路，实现对窑炉温度的全面控制。
（1） 系统要求：窑内截面的温度均匀，上下温差小。避免局部温度过高，使釉面提前封闭，造成氧化、还原不彻底；
（2） 系统在还原区域为不完全燃烧，火焰为还原焰，在氧化区域要完全充分燃烧；
（3） 系统在整个燃烧区域的温度可调，并且调温迅速，温度摆动小。
本系统温度检测点共有18个，N型热电偶7个，分别安装在3、8、11、13、28、33、36单元的窑顶上。S型热电偶11支，分别安装在15、17～26单元的窑顶上。在整个烧成带，几乎每节都安装S型热电偶作为温度调节单元的信号输入，由热电偶检测窑内该温度段的热电信号。通过补偿导线送至AI708M型集成仪表，在集成仪表内完成温度变送、A/D、D/A、数码显示、数码设定、光电隔离、信号输出等功能。温度控制系统带动调节阀调节阀体的角度以控制助燃的流量（原理图见图9），与助燃风相配套的空/燃比例阀改变燃气进入烧嘴量的大小，从而控制该段窑炉的温度。选用空/燃比例阀是为了保证系统在投入自动运行时烧嘴火焰的还原性质不变。
6压力控制系统中的监控
压力系统由排烟风机、余热风机、助燃风机、急冷风机、燃气压力等组成，确保窑风压力在正常燃烧时的稳定。
（1） 排烟区域要处于大负压，还原区域处于小负压，急冷区处于小负压或零压，燃气压力在3000～4000kPa之间；
（2） 系统在窑内设立3个压力测量控制点、2个压力测量显示点，燃气总管上设立2个测量点，通过导线将压力传感器的压力信号转变成电信号后送入集成仪表，在集成仪表内完成温度变送、A/D、D/A、数码显示、数码设定、光电隔离、信号输出等功能。用此信号来控制变频器的转速和燃气总阀的开关。
所有的仪表采用AI708M、NE600系列集成仪表。
7事故报警中的监控
（1） 当出现以下情况时，系统会发出报警：
1） 燃气压力、助燃压力、窑内负压不正常；
2） 风机不正常运转，变频器发生故障；
3） 托车超出运行区域，窑头窑尾不能联动；
4） 某段温度超限时。
（2） 报警处理：
当窑炉温度、燃气压力、风机压力超过设定的上、下限值、自动循环系统发生故障、电机过载等情况发生时，监控报警立即发出声光报警，并切断相应的电源电路，同时在控制仪表面板上发出相应故障显示灯，提示值班人员及时排除以快速地恢复窑炉系统的正常工作。
天然气是一种热值较高的无污染燃料，它具有很低的燃点，产生故障时处理不及时很容易发生事故。因此在天然气管路安全控制上设有许多自动控制系统。只有当排烟风机正常、助燃风机正常、主燃气管道压力正常、自动循环系统正常、烧嘴点火都正常时(见图10)，燃气总阀才能打开，进行正常供气，确保其安全工作。窑炉正常工作时，天然气总管上的变送器将液化气压力信号传送给压力表，当减压阀损坏或燃料发生泄漏并产生的压降超过设定的上、下限值时，与压力表联锁状态的电磁阀立即切断燃料供应，并发出声、光报警，同时从Fameview控制屏幕上也能直观地观察到故障情况，以便排除故障。
8施工要求
（1） 上位机需外接RS232/RS485转换接口。为保证通信质量，建议采用双绞线，终端安装匹配电阻（R120Ω1/4w）；
（2） 上位机运用专用监控软件，检查、修改仪表中的各种参数。仪表前的各种按键功能都可以由上位机实现；
（3） 仪表采用先进的专家模糊PID自适应算法。仪表应设置好相应的通讯地址，上位机才能识别地址不同的仪表；
（4） PLC可以运用SWOPC-FXGP/WIN-C软件，自带SC-09长专用通讯电缆，集成仪表可使用AIDCS应用软件。两种软件与用C++语言编写的程序，可运行在中文WINDOWS2000/NT/XP等操作系统下运行。
9结 束 语
该监控系统结合天然气隧道窑的工艺特点，设计合理，能够对整个窑炉的系统参数作全面的监控，可以显示温度设定界面、风机、烧嘴工况界面、窑内压力工况界面、温度压力直方图、温度压力曲线、温度、压力、故障报警的历史记录、窑车车位图等。它还采用了先进的专家模糊PID自适控制原理。在总结人工操作经验的基础上，发挥计算机控制的优点。保证了窑炉烧成制度的稳定，节约了能源，同时也大大提高了窑炉的自动化程度，投产以来，生产稳定，故障极少。
工程完工后运行至今，各项运行十分稳定，烧制的产品符合国家日用细瓷标准，产品合格率为99.4%。日进产品达6万件，耗气量为4500Nm3，单位能耗仅为8873.75kJ/kg瓷。与改造前的原煤烧成相比，节约能耗27%以上。由于燃烧系统中采用了空/燃比例阀，改变燃气量的同时也按比例改变了进入烧嘴中的助燃风，保证了空/燃比例的稳定，从而保证了火焰的强还原气氛，使烧成的产品色泽一致，避免了产品发黄、起泡现象的产生。
参考文献
1 宋 瑞.现代陶瓷窑炉[M].武汉工业大学出版社,1996
2 廖常初主编.PLC基础及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2003
3 潘永雄主编.单片机原理与应用[M].电子工业出版社,2002
4 梁善良.PLC在液化气辊道窑上的运用[J].山东陶瓷,2004,5
5 左国庆.DCS在石油化工企业中的应用[J].炼油化工自动化,1993,1
6 陈立定,吴玉香,苏开才.电气控制与可编程控制器[M].华南理工大学出版社,2001
7 内部资料.Fameview集成控制说明书，2005