防彈衣生產(chǎn)線溫度控制系統(tǒng)設(shè)計改進
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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標準通信協(xié)議。該模塊為工業(yè)級產(chǎn)品，廣泛用于工業(yè)現(xiàn)場數(shù)字量輸出控制，如報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接口接收人機界面送來的控制信號，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)場合。具有兩個模擬量(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)標準EMC規(guī)范。
本設(shè)計方案通過此AD模塊采集現(xiàn)場鉑電阻溫度模擬量，轉(zhuǎn)換成16位精度的數(shù)字量，通過RS485 MODBUS通信協(xié)議發(fā)送到遠程控制柜的觸摸液晶屏主控模塊，進行溫度采集及運算。
2 軟件設(shè)計
本系統(tǒng)方案中軟件設(shè)計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，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)動程序設(shè)計
WINCE操作系統(tǒng)及驅(qū)動程序是基于底層的中間層，是對應(yīng)用程序?qū)犹峁┑囊粋€軟件開發(fā)平臺。本方案WINCE操作系統(tǒng)定制及驅(qū)動程序設(shè)計是基于微軟提供的標準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)動添加了RS485通信、液晶屏及觸摸屏驅(qū)動；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現(xiàn)
圖形交互界面程序采用EVC進行開發(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)計采用微軟的MFC框架，使用MFC及ATL庫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、四路溫度控制實時曲線顯示、超溫報警燈顯示等。
2．3 RS485通信協(xié)議、模糊PID控制算法
本系統(tǒng)RS485通信協(xié)議采用標準的MODBUS RTU通信協(xié)議，其通用性強，應(yīng)用廣泛。由于AD采集及數(shù)字量輸出模塊軟件已設(shè)計為MODBUS從機模式，因此觸摸液晶主控模塊的通信程序為主機模式，其通信指令主要有向從機讀取溫度數(shù)據(jù)、向從機輸出數(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)場及控制對象為大爐溫度，該類型的被控對象會隨著季節(jié)的變化出現(xiàn)控制效果的變化，用經(jīng)典法來預(yù)測PID會存在不可靠現(xiàn)象，系統(tǒng)工程師可以經(jīng)過一段時間到現(xiàn)場進行維護或?qū)懭虢?jīng)驗值，系統(tǒng)也可以定期自整定PID。但是這些方法都會產(chǎn)生高昂的維護費用、同時也會打斷產(chǎn)線的正常生產(chǎn)。因此本系統(tǒng)引入模糊PID控制算法，對經(jīng)典PID的3個系數(shù)加入模糊算法控制，從而對大爐溫度控制對象進行模糊控制，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：
軟件實現(xiàn)：Kp*Error+Ki*SumError+Kd*dError
加入模糊控制之后，kp，ki，kd的值會隨著環(huán)境的變化而發(fā)生細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)。
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