防彈衣生產(chǎn)線溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)

摘要：爐溫控制是防彈衣生產(chǎn)線上至關(guān)重要的一環(huán)，文中設(shè)計(jì)的智能溫度控制系統(tǒng)，采用分布式采集溫度并轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)RS485的標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通信協(xié)議，將數(shù)字信息傳輸?shù)街骺厥业?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/溫度控制">溫度控制人機(jī)界面和主控制器，經(jīng)過(guò)處理之后顯示在液晶屏上面。同時(shí)主控制器采用模糊PID控制算法運(yùn)算后，通過(guò)RS485通信輸出去控制現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量輸出模塊，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加熱設(shè)備進(jìn)行控制?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果表明本系統(tǒng)溫度采集精度高、穩(wěn)定性高、控制效果好、大大提高生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：模糊PID控制算法；溫度控制；RS485；MODBUS RTU

用于防彈衣生產(chǎn)的三大材料之一的超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)品生產(chǎn)線上的溫度控制系統(tǒng)目前是由鉑電阻溫度傳感器，溫度采集控制儀、加熱絲組成。鉑電阻輸出溫度模擬信號(hào)，控制表將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，與用戶(hù)設(shè)定的現(xiàn)場(chǎng)溫度比較，小于用戶(hù)設(shè)定的溫度則現(xiàn)場(chǎng)的加熱絲得電加熱，反之加熱絲失電不加熱，形成一個(gè)溫度控制閉環(huán)。
此系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后存在一些問(wèn)題：1)鉑電阻反饋的模擬信號(hào)到溫度采集儀的距離太遠(yuǎn)，信號(hào)衰弱嚴(yán)重；2)鉑電阻反饋的模擬信號(hào)與三相交流電源線一起布線，模擬信號(hào)線受到的干擾非常嚴(yán)重；3)現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)溫控點(diǎn)都要走3根鉑電阻模擬信號(hào)線，若生產(chǎn)線的溫控點(diǎn)多的話，必然造成布線及施工難度大，線材浪費(fèi)嚴(yán)重，成本高。
因此目前的溫度控制系統(tǒng)存在控制效果不佳、成本高等劣勢(shì)。本文設(shè)計(jì)一種智能溫度控制系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)線環(huán)境改變不大的情況下，解決目前出現(xiàn)的問(wèn)題，使溫度控制效果更好，系統(tǒng)更穩(wěn)定，成本更低。本設(shè)計(jì)方案采用的是數(shù)字量傳輸方式，首先在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)離鉑電阻最近的地方將鉑電阻反饋的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)RS485將數(shù)字信號(hào)輸出到遠(yuǎn)處的溫度主控制器，主控制器將采集到的數(shù)量信號(hào)進(jìn)行計(jì)算并顯示到液晶屏人機(jī)界面上，用戶(hù)可以通過(guò)觸摸屏對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的溫度進(jìn)行設(shè)定，控制器通過(guò)模糊PID算法計(jì)算后控制加熱設(shè)備。

1 硬件設(shè)計(jì)
1．1 硬件設(shè)計(jì)總方案
智能溫度控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)采用工業(yè)上常見(jiàn)的現(xiàn)場(chǎng)AD采樣、RS485傳輸、LCD液晶觸摸屏控制顯示的設(shè)計(jì)方案。包括現(xiàn)場(chǎng)溫度的AD采集模塊、觸摸液晶屏主控模塊、數(shù)字量輸出控制模塊、電源控制模塊。硬件總體框架如圖1所示。

1．2 液晶觸摸屏主控模塊
液晶觸摸屏主控模塊采用Witium生產(chǎn)的WT—HMI70F人機(jī)界面，如圖2所示。
WT-HMI70F人機(jī)界面控制板處理器采用三星公司生產(chǎn)的ARM9內(nèi)核S3C2440，主頻達(dá)到400 MHz。此模塊為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EMC規(guī)范，前面板符合NEMA4的防護(hù)規(guī)定，具有一路RS232接口、一路RS485接口、一個(gè)USB接口、一路以太網(wǎng)接口。
本設(shè)計(jì)方案通過(guò)此人機(jī)界面模塊的RS485通信接口，采用MODBUS通信協(xié)議，接收現(xiàn)場(chǎng)傳輸過(guò)來(lái)的溫度數(shù)字量，經(jīng)過(guò)模糊PID運(yùn)算后顯示在液晶屏上，同時(shí)與用戶(hù)設(shè)定的溫度比較，然后通過(guò)RS485輸出去控制現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量輸出模塊。