防彈衣生產(chǎn)線溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)
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1．3 數(shù)字量輸出控制模塊
數(shù)字量輸出控制模塊采用Witium生產(chǎn)的WT-ADC216F分布式模塊。WT-ADC216F模塊的處理器采用ST公司生產(chǎn)的COTEX—M3內(nèi)核STM32F103。該模塊具有八路繼電器輸出、一路RS485支持MODBUS RTU標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。該模塊為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，廣泛用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量輸出控制，如報(bào)警燈控制或大功率固態(tài)繼電器開關(guān)。
本方案通過WT-ADC216F模塊的RS485接口接收人機(jī)界面送來的控制信號(hào)，經(jīng)過本模塊的繼電器輸出控制大功率固態(tài)繼電器，從而控制現(xiàn)場(chǎng)380 V加熱絲的加熱狀態(tài)。
1．4 模擬量采集模塊
模擬量采集模塊采用臺(tái)灣巨諾公司生產(chǎn)的雙回路AD模塊，此模塊專門用于鉑電阻溫度采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，廣泛應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)合。具有兩個(gè)模擬量(鉑電阻)輸入通道、一路RS485 Modbus RTU通信接口、16位高精度AD轉(zhuǎn)換、符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EMC規(guī)范。
本設(shè)計(jì)方案通過此AD模塊采集現(xiàn)場(chǎng)鉑電阻溫度模擬量，轉(zhuǎn)換成16位精度的數(shù)字量，通過RS485 MODBUS通信協(xié)議發(fā)送到遠(yuǎn)程控制柜的觸摸液晶屏主控模塊，進(jìn)行溫度采集及運(yùn)算。
2 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)方案中軟件設(shè)計(jì)主要在觸摸液晶屏主控模塊內(nèi)，包括嵌入式WINCE操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)及應(yīng)用程序，而應(yīng)用程序包括：圖形交互界面、RS485通信協(xié)議、模糊PID控制算法。
WinCE操作系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，適合本控制系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件框圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/159370.htm
2．1 WINCE操作系統(tǒng)功能定制及驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
WINCE操作系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)程序是基于底層的中間層，是對(duì)應(yīng)用程序?qū)犹峁┑囊粋€(gè)軟件開發(fā)平臺(tái)。本方案WINCE操作系統(tǒng)定制及驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)是基于微軟提供的標(biāo)準(zhǔn)BSP包，然后根據(jù)觸摸液晶主控模塊的硬件需求修改及添加BSP包的內(nèi)容。其中設(shè)備驅(qū)動(dòng)添加了RS485通信、液晶屏及觸摸屏驅(qū)動(dòng)；配置文件修改了部分環(huán)境變量及．bib文件。
2．2 圖形交互界面程序的實(shí)現(xiàn)
圖形交互界面程序采用EVC進(jìn)行開發(fā)，EVC是WINCE操作系統(tǒng)開發(fā)圖形交互界面的集成開發(fā)環(huán)境。本系統(tǒng)的圖形交互界面設(shè)計(jì)采用微軟的MFC框架，使用MFC及ATL庫(kù)提供的一組可重用通用類、繼承或間接派生類協(xié)肋開發(fā)，生成界面主體框架。圖形交互界面程序主要完成了4路溫度采集值顯示、用戶設(shè)定的4路溫度控制值、溫度數(shù)據(jù)歷史記錄保存及查詢、歷史記錄文件讀取、四路溫度控制實(shí)時(shí)曲線顯示、超溫報(bào)警燈顯示等。
2．3 RS485通信協(xié)議、模糊PID控制算法
本系統(tǒng)RS485通信協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU通信協(xié)議，其通用性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。由于AD采集及數(shù)字量輸出模塊軟件已設(shè)計(jì)為MODBUS從機(jī)模式，因此觸摸液晶主控模塊的通信程序?yàn)橹鳈C(jī)模式，其通信指令主要有向從機(jī)讀取溫度數(shù)據(jù)、向從機(jī)輸出數(shù)字量控制信息等。
本系統(tǒng)的智能溫度控制體現(xiàn)在溫度模糊PID控制算法上。
本系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)及控制對(duì)象為大爐溫度，該類型的被控對(duì)象會(huì)隨著季節(jié)的變化出現(xiàn)控制效果的變化，用經(jīng)典法來預(yù)測(cè)PID會(huì)存在不可靠現(xiàn)象，系統(tǒng)工程師可以經(jīng)過一段時(shí)間到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)或?qū)懭虢?jīng)驗(yàn)值，系統(tǒng)也可以定期自整定PID。但是這些方法都會(huì)產(chǎn)生高昂的維護(hù)費(fèi)用、同時(shí)也會(huì)打斷產(chǎn)線的正常生產(chǎn)。因此本系統(tǒng)引入模糊PID控制算法，對(duì)經(jīng)典PID的3個(gè)系數(shù)加入模糊算法控制，從而對(duì)大爐溫度控制對(duì)象進(jìn)行模糊控制，解決因季節(jié)或環(huán)境變化導(dǎo)致控制效果不理想的問題。
一般增量式PID的經(jīng)典公式：
軟件實(shí)現(xiàn)：Kp*Error+Ki*SumError+Kd*dError
加入模糊控制之后，kp，ki，kd的值會(huì)隨著環(huán)境的變化而發(fā)生細(xì)微改變而非一成不變。
加入PID之前，控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是：1／(s2+23s)。
評(píng)論