新型的分布式多通道測(cè)控模塊技術(shù)初探

王瑩

摘要：本文介紹了一種新型的分布式多通道測(cè)控模塊，充分滿足機(jī)械行業(yè)智能化控制的基本要求，并有效的降低成本，提高相關(guān)部門的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：測(cè)控模塊;觸摸屏與I/O組成;分布式多通道

中圖分類號(hào)：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）07-0054-02

0 引言

熱熔膠機(jī)廣泛的應(yīng)用于各種產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)論是紙尿褲、衛(wèi)生用品等家居用品，還是擋風(fēng)玻璃的裝備等汽車行業(yè)、家電行業(yè)等等，都離不開熱熔膠機(jī)的加熱、加壓和涂抹為一體的機(jī)電設(shè)備中，而在產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。早期的分立式儀表雖然可以有效的輔助元件進(jìn)行設(shè)備的控制，但其自動(dòng)化程度不高，需要的人力資源較大，需要定時(shí)關(guān)機(jī)和人工對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，從而保證生產(chǎn)線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但這一方式很難達(dá)到精準(zhǔn)控制的使用要求。有些廠家為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量也引入了PLC進(jìn)行控制，但受到成本和系統(tǒng)安裝等問(wèn)題的限制，也無(wú)法得到大面積的推廣和應(yīng)用[1]。本文引入了一種測(cè)控一體的I/O模塊，繞過(guò)PLC的配置直接與不同廠家的觸摸屏組成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)分布式多通道的溫度采集和模塊控制，實(shí)現(xiàn)熱熔膠機(jī)控制的自動(dòng)化。

1 國(guó)內(nèi)技術(shù)存在的不足

現(xiàn)階段市場(chǎng)中存在的機(jī)電熱備大多以單機(jī)系統(tǒng)的模式運(yùn)行，不能與相關(guān)的生產(chǎn)線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)施數(shù)據(jù)的共享，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的狀態(tài)監(jiān)控。這是因?yàn)槭忻嫔系臒崛勰z機(jī)檢測(cè)模塊的接口單一，不能滿足網(wǎng)狀連接的基本需求，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)共享的模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)。此外，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外的監(jiān)測(cè)設(shè)備一般只能實(shí)現(xiàn)溫度的監(jiān)測(cè)與控制，對(duì)于其他方面的異常監(jiān)測(cè)和保護(hù)能力和信號(hào)的穩(wěn)定輸送仍存在一定的欠缺，不能充分滿足客戶的需求，工廠的必須通過(guò)設(shè)置大量的人工進(jìn)行硬件的監(jiān)測(cè)或溫度的調(diào)整，從而增加了運(yùn)營(yíng)的成本。

2 觸摸屏與I/O組成的分布式多通道重置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

通過(guò)對(duì)對(duì)傳統(tǒng)觸摸屏與PLC的結(jié)合進(jìn)行一系列的研究和改進(jìn)，本文分析并研發(fā)了一種新型的測(cè)控模塊，并賦予其同其他廠家的屏幕和I/O模塊進(jìn)行組合的能力，使其可以形成分布式度的多通道的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，有效的改進(jìn)了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的各種不足[2-3]。

2.1 分布式多通道溫度監(jiān)測(cè)控制模塊的安裝方法

該設(shè)備的外形為以扁平的塊狀結(jié)構(gòu)，其安裝和組合具有兩種不同的方式，第一種是以DIN軌道進(jìn)行并行使的安裝，第二種是通過(guò)層疊的方式進(jìn)行連接。

2.2 分布式控制系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

在對(duì)傳統(tǒng)的控制方式進(jìn)行了大量的研究和實(shí)驗(yàn)，并確定其控制方法和傳輸系統(tǒng)中存在的不足后，我們結(jié)合新型的I/O模塊與觸摸屏的組合進(jìn)行了新的研究，總結(jié)并指出了其在組成模擬控制系統(tǒng)的過(guò)程中所需要解決的幾項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題：

（1）對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)實(shí)施實(shí)時(shí)性的控制。傳統(tǒng)模式下的信號(hào)實(shí)時(shí)性傳輸是通過(guò)PLC模擬量對(duì)模擬型號(hào)進(jìn)行采集活動(dòng)后統(tǒng)一輸入，執(zhí)行一系列的運(yùn)算處理后再通過(guò)PLC或其他輸出模塊執(zhí)行相關(guān)的輸出指令。例如，在對(duì)溫度的采集和控制的過(guò)程匯總，我們假設(shè)采集點(diǎn)數(shù)目繁多，達(dá)到100至150個(gè)左右時(shí)，若采用一臺(tái)PLC設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，就需要極高的運(yùn)算速度來(lái)滿足溫度監(jiān)控的需求，而采用新型的運(yùn)算模塊后，其單個(gè)測(cè)控模塊可以等效代替一抬傳統(tǒng)的PLC設(shè)備及其相關(guān)的擴(kuò)展設(shè)備，僅僅通過(guò)一個(gè)模塊就可以完成絕大多數(shù)的控制運(yùn)算過(guò)程，再講其處理得出的數(shù)據(jù)與主機(jī)進(jìn)行交換，便可高效地實(shí)現(xiàn)與溫度的監(jiān)測(cè)和控制。（2）減少模擬信號(hào)在長(zhǎng)線中傳輸過(guò)程中造成的信號(hào)衰減。新的模塊對(duì)安裝位置有著較高的要求，一般僅僅允許安裝在距信號(hào)端較近的地方，并僅僅通過(guò)電源線和通訊線連接，有效的減少了長(zhǎng)距離傳輸造成的信號(hào)損失，提高了設(shè)備的抗干擾性。（3）有效避免危險(xiǎn)信號(hào)錯(cuò)誤傳入中控制室等潛在的故障點(diǎn)。在測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，將接觸式采樣點(diǎn)直接進(jìn)入主機(jī)控制柜中的PLC設(shè)備中，就可能將現(xiàn)場(chǎng)的高壓電信號(hào)等引入朱貴，從而產(chǎn)生潛在的故障危險(xiǎn)。為了有效避免這一故障的產(chǎn)生，新型的I/O模塊無(wú)需將采樣線直接進(jìn)入控制柜，而是通過(guò)模擬信號(hào)的采集和新號(hào)段光隔離等方式隔離了環(huán)境帶來(lái)的不利影響，有效的保證主柜的安全，杜絕高壓信號(hào)對(duì)測(cè)控設(shè)備造成損害。

2.3 分布式控制系統(tǒng)的通信規(guī)范

分布式多通道測(cè)控模塊對(duì)溫度的采集一般采用ModbusRTU的規(guī)約，通過(guò)功能碼的輸入對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，在無(wú)特殊需求的情況下采用2字節(jié)16為帶有符號(hào)的十六進(jìn)制表示方法對(duì)數(shù)據(jù)的內(nèi)容進(jìn)行表達(dá)。

2.4 分布式控制系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)述

（1）對(duì)目標(biāo)溫度的設(shè)置.在I/O測(cè)控模塊中，每個(gè)控制通道都具有兩個(gè)獨(dú)立的目標(biāo)值設(shè)定，對(duì)于溫度的預(yù)熱和臨時(shí)冷卻等場(chǎng)合有著獨(dú)特的優(yōu)越性。（2）用使能控制的模式控制溫度的變化將M寄存器增添到PID后，可以充分滿足溫度控制的不同需求，此外，軟接觸點(diǎn)的使用可以有效的代替輸出開關(guān)的斷開和閉合，在溫度控制的過(guò)程中可以減少電力系統(tǒng)對(duì)其控制的影響，減少人類資源的使用的同時(shí)有效的對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)控。（3）自我整定的功能。通過(guò)PID的使用，可以對(duì)系統(tǒng)的熱能進(jìn)行綜合的監(jiān)測(cè)和控制，從而高效穩(wěn)定的輸出信號(hào)，調(diào)整溫度的變化，使信號(hào)的輸出不在收到使能輸出的限制，更加有效快速的自整定得出的參數(shù)進(jìn)行應(yīng)答。（4）告警輸出的功能。新型測(cè)控模塊的告警輸出可以設(shè)置兩個(gè)或三個(gè)通道，并根據(jù)動(dòng)作條件的不停進(jìn)行分別的設(shè)置，以滿足不同場(chǎng)合和生產(chǎn)方式下對(duì)測(cè)控的需求。（5）溫控輸出的異常保護(hù)。在傳統(tǒng)的測(cè)控模塊的應(yīng)用過(guò)程中，由于傳感器、執(zhí)行器等元件的短路或其他原因均會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定程度的損壞，而正確使用這一新型模塊可以有效的避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，該模塊提供的異常狀態(tài)保護(hù)功能可以有效的避免設(shè)備在故障的情況下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而有效的減少企業(yè)的損失。

3 新型測(cè)控模塊的技術(shù)創(chuàng)新

通過(guò)與不同廠家生產(chǎn)的觸摸屏進(jìn)行分布式組裝和連接，我們發(fā)現(xiàn)并總結(jié)了分布式多通道的測(cè)控系統(tǒng)具有下列幾個(gè)創(chuàng)新的方向：（1）構(gòu)建全新的DCS架構(gòu)模型，簡(jiǎn)化了硬件設(shè)備，提高設(shè)備的可靠性。（2）全天自動(dòng)運(yùn)行的管理模式。（3）通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)變頻器的直接控制。（4）傳感器輸入類型的多樣化發(fā)展。（5）不同頁(yè)面風(fēng)格之間的切換。（6）高精度的采集和多信號(hào)的輸入模式。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的測(cè)控模塊與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合得到了全面的推廣，現(xiàn)階段，本文中提到的新型測(cè)控模塊已經(jīng)憑借其較低的投入和高超的控制技能在熱熔膠機(jī)制造行業(yè)中得到了普遍的應(yīng)用，有效的減少了故障的發(fā)生，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)。新型測(cè)控模塊所表現(xiàn)出的優(yōu)良控制能力在其他的機(jī)電設(shè)備中也得到了充分的體現(xiàn)，其在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中必將取得良好的成果。

參考文獻(xiàn)

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