防彈衣生產(chǎn)線(xiàn)溫度控制系統設計改進(jìn)

摘要：爐溫控制是防彈衣生產(chǎn)線(xiàn)上至關(guān)重要的一環(huán)，文中設計的智能溫度控制系統，采用分布式采集溫度并轉成數字信號，通過(guò)RS485的標準MODBUS通信協(xié)議，將數字信息傳輸到主控室的溫度控制人機界面和主控制器，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控制算法運算后，通過(guò)RS485通信輸出去控制現場(chǎng)數字量輸出模塊，對現場(chǎng)加熱設備進(jìn)行控制?，F場(chǎng)運行結果表明本系統溫度采集精度高、穩定性高、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(xiàn)上的溫度控制系統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，控制表將模擬信號轉換成數字信號，與用戶(hù)設定的現場(chǎng)溫度比較，小于用戶(hù)設定的溫度則現場(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)。
此系統經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間運行之后存在一些問(wèn)題：1)鉑電阻反饋的模擬信號到溫度采集儀的距離太遠，信號衰弱嚴重；2)鉑電阻反饋的模擬信號與三相交流電源線(xiàn)一起布線(xiàn)，模擬信號線(xiàn)受到的干擾非常嚴重；3)現場(chǎng)每個(gè)溫控點(diǎn)都要走3根鉑電阻模擬信號線(xiàn)，若生產(chǎn)線(xiàn)的溫控點(diǎn)多的話(huà)，必然造成布線(xiàn)及施工難度大，線(xiàn)材浪費嚴重，成本高。
因此目前的溫度控制系統存在控制效果不佳、成本高等劣勢。本文設計一種智能溫度控制系統，對產(chǎn)線(xiàn)環(huán)境改變不大的情況下，解決目前出現的問(wèn)題，使溫度控制效果更好，系統更穩定，成本更低。本設計方案采用的是數字量傳輸方式，首先在設備現場(chǎng)離鉑電阻最近的地方將鉑電阻反饋的模擬信號轉換成溫度數字信號，然后通過(guò)RS485將數字信號輸出到遠處的溫度主控制器，主控制器將采集到的數量信號進(jìn)行計算并顯示到液晶屏人機界面上，用戶(hù)可以通過(guò)觸摸屏對現場(chǎng)的溫度進(jìn)行設定，控制器通過(guò)模糊PID算法計算后控制加熱設備。

1 硬件設計
1．1 硬件設計總方案
智能溫度控制系統總體方案設計采用工業(yè)上常見(jiàn)的現場(chǎng)AD采樣、RS485傳輸、LCD液晶觸摸屏控制顯示的設計方案。包括現場(chǎng)溫度的AD采集模塊、觸摸液晶屏主控模塊、數字量輸出控制模塊、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人機界面，如圖2所示。
WT-HMI70F人機界面控制板處理器采用三星公司生產(chǎn)的ARM9內核S3C2440，主頻達到400 MHz。此模塊為工業(yè)級產(chǎn)品，符合歐洲標準EMC規范，前面板符合NEMA4的防護規定，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。
本設計方案通過(guò)此人機界面模塊的RS485通信接口，采用MODBUS通信協(xié)議，接收現場(chǎng)傳輸過(guò)來(lái)的溫度數字量，經(jīng)過(guò)模糊PID運算后顯示在液晶屏上，同時(shí)與用戶(hù)設定的溫度比較，然后通過(guò)RS485輸出去控制現場(chǎng)數字量輸出模塊。