防彈衣生產線溫度控制系統(tǒng)設計改進

摘要：爐溫控制是防彈衣生產線上至關重要的一環(huán)，文中設計的智能溫度控制系統(tǒng)，采用分布式采集溫度并轉成數(shù)字信號，通過RS485的標準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.104case.com/news/listbylabel/label/溫度控制">溫度控制人機界面和主控制器，經過處理之后顯示在液晶屏上面。同時主控制器采用模糊PID控制算法運算后，通過RS485通信輸出去控制現(xiàn)場數(shù)字量輸出模塊，對現(xiàn)場加熱設備進行控制。現(xiàn)場運行結果表明本系統(tǒng)溫度采集精度高、穩(wěn)定性高、控制效果好、大大提高生產效率。
關鍵詞：模糊PID控制算法；溫度控制；RS485；MODBUS RTU

用于防彈衣生產的三大材料之一的超高分子量聚乙烯纖維產品生產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，控制表將模擬信號轉換成數(shù)字信號，與用戶設定的現(xiàn)場溫度比較，小于用戶設定的溫度則現(xiàn)場的加熱絲得電加熱，反之加熱絲失電不加熱，形成一個溫度控制閉環(huán)。
此系統(tǒng)經過長時間運行之后存在一些問題：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一起布線，模擬信號線受到的干擾非常嚴重；3)現(xiàn)場每個溫控點都要走3根鉑電阻模擬信號線，若生產線的溫控點多的話，必然造成布線及施工難度大，線材浪費嚴重，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。本文設計一種智能溫度控制系統(tǒng)，對產線環(huán)境改變不大的情況下，解決目前出現(xiàn)的問題，使溫度控制效果更好，系統(tǒng)更穩(wěn)定，成本更低。本設計方案采用的是數(shù)字量傳輸方式，首先在設備現(xiàn)場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(shù)字信號，然后通過RS485將數(shù)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(shù)量信號進行計算并顯示到液晶屏人機界面上，用戶可以通過觸摸屏對現(xiàn)場的溫度進行設定，控制器通過模糊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(tǒng)總體方案設計采用工業(yè)上常見的現(xiàn)場AD采樣、RS485傳輸、LCD液晶觸摸屏控制顯示的設計方案。包括現(xiàn)場溫度的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的ARM9內核S3C2440，主頻達到400 MHz。此模塊為工業(yè)級產品，符合歐洲標準EMC規(guī)范，前面板符合NEMA4的防護規(guī)定，具有一路RS232接口、一路RS485接口、一個USB接口、一路以太網(wǎng)接口。
本設計方案通過此人機界面模塊的RS485通信接口，采用MODBUS通信協(xié)議，接收現(xiàn)場傳輸過來的溫度數(shù)字量，經過模糊PID運算后顯示在液晶屏上，同時與用戶設定的溫度比較，然后通過RS485輸出去控制現(xiàn)場數(shù)字量輸出模塊。