關鍵詞：4路PID調節(jié)器、D5系列控制模塊、無紙記錄儀（HMI人機界面） 一、概述： 為適應在同一臺設備中有多溫區(qū)控制分低、中、高溫或安裝位置窄小或分離式控制與顯示安裝。 宇電全新研發(fā)的4路PID溫度調節(jié)工控D5模塊，及AI-3013D5；AI-3011D5開關量模塊可安裝在DIN導軌上，每個模塊安裝寬度僅為22.5mm，是目前全球同類產(chǎn)品中安裝寬度最小的；且在22.5mm寬度內(nèi)。該產(chǎn)品既可通過與計算機通訊來實現(xiàn)對儀表的各項操作及參數(shù)顯示，也可采用1394連線外接宇電E8型專用顯示器設置儀表內(nèi)部全部參數(shù)，操作更靈活方便。此產(chǎn)品與宇電公司V7.X版本AI系列盤裝儀表及E5系列導軌安裝儀表使用及兼容，內(nèi)建RS485通訊接口，采用AIBUS通訊協(xié)議，相同波特率下比MODBUS快3-5倍。 D5系列工控模塊不僅可以通過RS485通訊接口與計算機或觸摸屏連接組建測控系統(tǒng)；也可以與DCS、PLC配套使用，作為PLC的擴充溫控系統(tǒng)（無論從性價比還是專業(yè)性角度來看，都超過PLC的模擬量控制功能），操作人員直接通過中文顯示的觸摸屏進行操作，比操作儀表和記錄儀更直觀簡便。這樣的系統(tǒng)不僅具備計算機的記錄與聯(lián)網(wǎng)功能，而且操作又不像臺式計算機那樣脆弱、復雜和不能在現(xiàn)場應用的缺陷，它可以像儀表一樣運用于現(xiàn)場，且操作簡單方便。此系列工控模塊的推出，為測控系統(tǒng)提供了一個操作簡便、專業(yè)性強、性價比高的完美可靠的解決方案。圖1 AI-7048型4路PID溫度控制器，能測量及控制4路溫度。采用熱電偶輸入，SSR固態(tài)繼電器電壓輸出，可支持4路可編程測量輸入回路，支持K、S、E、J、B、N、T、WRe5-WRe26等多種規(guī)格熱電偶輸入，自動冷端補償，也可以輸入mV線性信號，并可以自由進行刻度定義。各輸入回路均具備數(shù)字濾波，且濾波強度可以獨立調整或取消濾波。該儀表均采用高性能元器件，大大降低了溫度漂移，并使4個通道之間相互干擾降低，從而使多路測量在精度及抗干擾性能方面也達到了與單路測量儀表相當?shù)乃疁?。每個回路都具備獨立的上、下限報警功能，并且其報警輸出位置可以編程指定。不同輸入回路的上限或下限報警信號既可編程為同一報警通道輸出，也可從不同的通道輸出。 AI-7048可任選24VDC/AC輸入或100-240VAC電源電壓，電源和全部I/O端子均通過4KV的群脈沖（EFT）抗干擾測試，能在強干擾環(huán)境下可靠工作。其不僅具有12個現(xiàn)場參數(shù)設置，用戶可以按自己的使用習慣“定做”儀表；同時還具備先進的與計算機通訊功能，與常用AI-708人工智能調節(jié)器/溫度控制器通訊協(xié)議完全兼容，1臺AI-7048在通訊時可等同4臺獨立的測量儀表。該儀表將以功能強大、可靠性高、體積小巧，操作快捷，使用方便等優(yōu)勢。 同時推出AI-3013D5：8點繼電器開關量輸出模塊， AI-3011D5：10點開關量輸入模塊，帶RS485通訊接口。用于計算機控制系統(tǒng)、無紙記錄儀、觸摸屏中作為開關量輸入/輸出。 開關量輸入除可輸入開關狀態(tài)外，還可“捕獲”4路斷開至接通的跳變，以適應按鈕開關的輸入。 D5系列產(chǎn)品在推出近3年的使用過程中深受工控領域客戶的親睞。 二、應用場合： 1．【熱熔膠設備】主要產(chǎn)品有熱流導機、熱熔膠機，噴膠機，上膠機，涂布機，熱熔膠涂布機，熱熔膠噴膠機，滾膠機，點膠機，熱熔膠設備，熱熔膠滾膠機，熱熔膠噴涂機、涂布復合機，復合上膠機，膠帶網(wǎng)狀上膠作業(yè)控制膠桶上、中、下多溫區(qū)控制，等噴膠設備，涂膠溫度控制200℃左右，靈活用于等量涂布上膠或作膠膜轉貼加工。產(chǎn)品廣泛用于生產(chǎn)各種膠粘制品，標簽紙、鐳射紙、包裝彩蕓紙、塑料發(fā)泡基料、布織品、一次性婦幼用品、鞋材、包裝等各種行業(yè)。 2．【管道多焊口熱處理設備】一般有4、6、8路控溫點 3． 化纖廠【滌綸拉絲假捻機臺】有45個加熱缸， 控制長絲拉升軟化溫度。配合觸摸屏控制。 4．控制系統(tǒng)設計時：動作控制用PLC；溫度控制用AI-7048型，可同時用觸摸屏來顯示控制。 5．手持顯示器可應用于導軌表在脫離計算機時，在現(xiàn)場調試，在巡回檢查導軌表應用。 6．由于AI-7048是導軌安裝，分散安裝更方便更快捷組建AIFCS總線型監(jiān)控系統(tǒng)。 三、應用案例：熱溶膠機的行業(yè)應用 該熱溶膠機廣泛應用在：熱溶膠機圖2 1、婦幼衛(wèi)生用品應用：所有的婦女衛(wèi)生巾，嬰兒、成人尿褲尿片，及醫(yī)用床墊，離不開熱熔膠涂布系統(tǒng)的協(xié)助，完成生產(chǎn)程序。 2、織物復合應用：主要應用于服裝、鞋帽的生產(chǎn)。該技術的應用使服裝具有挺括、豐滿的外觀質量，還有著洗后自然平整，不經(jīng)熨燙便可穿用的特點。使鞋帽輕盈透氣，保型性好，穿著舒適，減少鞋臭的優(yōu)點。 3、汽車工業(yè)的應用：車燈的組裝，汽車內(nèi)飾件的組合，車頂、地毯的涂裝貼合，也離不開熱熔膠涂布設備的協(xié)助。 4、產(chǎn)品的涂布與復合：不干膠帶、封箱膠帶、醫(yī)用膠帶的生產(chǎn)，地毯、過濾器材料，醫(yī)用隔離服的復合應用。 5、醫(yī)用產(chǎn)品應用：創(chuàng)可貼、自粘敷料、醫(yī)用隔離服的生產(chǎn)也離不開熱熔膠涂布設備的身影。 6、包裝應用：目前飲料、方便面、香煙、啤酒、醫(yī)藥等包裝封箱，大多通過熱熔膠噴膠系統(tǒng)配合封箱機來完成包裝程序。具有封箱膠帶不可比擬的快捷性與環(huán)保性。 7、家具的應用：纖維板、刨花板、鋸末板大量的應用在家具行業(yè)，使熱熔膠在家具行業(yè)中找到用武之地。為了使這些材料增加美感，這些板材的邊沿部位，必須使用熱熔膠封邊封面材料粘接起來，使之酷似實木家具。 四、熱溶膠機應用要求： 1、要求采用HMI人機介面；設置12路控制數(shù)據(jù)具有：【順序加熱控制】；【控制 / 待機】溫度控制；設立控制與待機2個SV【手動 / 自動】按鈕切換；獨立的【開關啟?！靠刂?； 2、采用模糊控制算法，密碼操作管理系統(tǒng)（防止非授權人員改變設定值）上限，上偏差、短路、開路報警）； 3、【數(shù)據(jù)】全屏顯示通道；顯示單點【實時曲線】，實現(xiàn)參數(shù)設置、【棒圖】【實時多區(qū)溫度PV曲線顯示】【歷史多區(qū)溫度PV曲線顯示】；數(shù)據(jù)曲線查詢：設置時間：年/月/日/時/分/秒，即刻要求畫出歷史趨勢曲線；顯示數(shù)據(jù)報表；報警報表； 4、要求采用HMI人機介面的軟PLC 功能，觸摸按鈕設置控制系統(tǒng)的定時開關，即可根據(jù)工人上下班時間設置機器自動運行、關閉； 五、控制設備的開發(fā)設計方案：系統(tǒng)控制流程 1、溫度控制熱溶膠機12個溫區(qū)；24小時無人值班自動控制；系統(tǒng)圖3 2、軟硬件設備配置AI－2057C無紙記錄儀（HMI人機界面）、AI－7048D5型4路PID控制模塊、AI-3013D5開關量控制模塊； 六、無紙記錄儀（HMI人機界面）控制功能： 1、定時開關量輸出： 定時開關機功能為自動控制機臺主機的電源定時【合閘 / 斷開】控制：主電源【合閘 / 斷開時間設定】 例：每天早晨7：00閉合主電源交流接觸器，下午 6：00斷開主電源交流接觸器；時間可任意設定（開關量輸出模塊3013接點D0）； 2、順序加熱控制： 設定：按【順序加熱】為1# 儀表開始加熱到控制溫度（180℃）同時計算加熱到170℃時，與控制目標180℃，差10℃時（170℃），之后立即啟動其他的回路加熱（溫差范圍可設定）；即給其他儀表下傳給定值＋180℃在儀表的SV窗口顯示【180】℃；（ 設置SV值0℃停止，設置＋180℃加熱） 3、就緒功能控制： 設定：就緒功能為所有的加熱回路加熱到設定溫度（180℃）后，【倒計時結束】5～60分鐘（時間設定）后驅動一個邏輯輸出點動作，（開關量輸出模塊3013接點D1）； 4、每一路溫控可單獨設置：控制溫度（SV）；待機溫度、（SV）；超溫溫度； 1）設定：獨立的開關啟停給定值 （設置SV值180或0 ） 作為【開啟 / 停止】參數(shù)； 2）設定：控制、待機溫度控制：在設置界面上按下【控制 / 待機】按鈕系統(tǒng)以一個較低的溫度運行例：控制溫度為180℃、待機溫度為100℃； 當工人中午下班時按下【 / 待機】按鈕系統(tǒng)以100℃運行，上班再次按下【控制 / 】按鈕時又以180℃運行，此為手動控制模式（注：設立控制與待機2個SV設定窗口；設有【手動 / 自動】按鈕切換； 3）設定：用時鐘來實現(xiàn)自動控制，如：在中午12：00下班時自動待機【 / 待機】溫度自動控制在100℃；1：30又自動回到【控制 / 】溫度控制在180℃，（ 時間可設置，24小時輪回 ）； 七、保護功能 1、設定：傳感器開路、短路數(shù)據(jù)（274℃ / 900℃）、短路（－208℃）、；在報警時人機顯示故障名稱：【傳感器開路 / 短路】,并驅動一個邏輯輸出點動作：（開關量輸出模塊3013接點D3）； 2、設定：超溫報警數(shù)據(jù)：當測量溫度大于控制溫度加上超溫溫度時輸出報警信號；在人機上軟件上增加偏差報警功能；當產(chǎn)生【偏差報警】【超溫報警】值，（開關量輸出模塊3013接點D2）； 八、設備調試 1、控制系統(tǒng)型號：AI-7048D5型4路PID控制器；AI-3013D5開關量輸出模塊；AI-2057C無紙記錄儀（HMI人機介面） 2、參數(shù)設置：AI-7048D5型4路PID控制器；圖表4 3、自整定：由于熱溶膠機帶負載功率大小不一，設置界面具有自整定功能按鈕；自整定實現(xiàn)0與1的關系；對于熟悉的系統(tǒng)可直接輸入已知正確的P、I、D、CtI，無需啟動自整定（AT）功能。 自整定是讓溫控器執(zhí)行ON/OFF（位式）控制，經(jīng)2－3次振蕩周期后儀表內(nèi)部微處理器根據(jù)位式控制產(chǎn)生的震蕩，分析其周期、幅度及波形來自動計算出P、I、d等控制參數(shù)。系統(tǒng)在不同給定值下整定得出的參數(shù)值不完全相同，執(zhí)行自整定功能前，應先將給定值設置在最常用值或是中間值上，如果系統(tǒng)是保溫性能好的電爐，給定值應設置在系統(tǒng)使用的最大值上，再執(zhí)行啟動自整定的操作功能。設置參數(shù)dF（回差）的設置。 每個通道可獨立自整定，整定出各個溫區(qū)的溫度。 九、無紙記錄儀（HMI人機界面）的功能應用 采用AI-2057C/G型觸摸數(shù)字無紙記錄儀，配置標準CF卡數(shù)據(jù)存儲模塊；采用智能化、模塊化和網(wǎng)絡化的無紙記錄儀，在無紙記錄儀可保存15條升降溫程序配方在中。與宇電AI系列產(chǎn)品進行靈活的配合應用，實現(xiàn)多通道數(shù)字、曲線全屏顯示，數(shù)據(jù)存儲的功能；操作人性化；每通道數(shù)據(jù)刷新時間50毫秒；選配儲存卡槽采用外插拔標配1G的電子硬盤，可擴展CF卡1～4G存儲記錄空間；數(shù)據(jù)保存按先進先出的原則；數(shù)據(jù)通過讀卡器在PC上直接打開，串口備份至計算機上，用Excel電子表格打開CSV格式的數(shù)據(jù)文件； 系統(tǒng)架構采用上位機＋下位機的結構，下位機為AI系列儀表，輸入及輸出規(guī)格極為豐富，可任選單路或多路顯示報警儀、智能調節(jié)器、手操器、流量積算儀或開關量輸入輸出模塊；系統(tǒng)若發(fā)生變化，亦可隨時變更、增加或減少記錄通道；每臺記錄儀可選擇4、6、8、12、16、32通道類型軟件；自由編輯選擇AI通道硬件型號；可寫入設備位號如：TIC-101； 設有屏保功能防止誤操作，操作使用15分鐘后重新輸入密碼111。 無紙記錄儀通電后顯示【宇電標記】；觸摸點【開始】出現(xiàn)菜單欄；選【記錄設置】設置數(shù)據(jù)報表存儲要求；選【數(shù)據(jù)】全屏顯示各通道；選【實時曲線】顯示單臺曲線，實現(xiàn)參數(shù)設置、升降程序配方設置、查看程序曲線、程序控制、手/自動切換，手動輸出量的設定；選【棒圖】【實時多條PV】【歷史曲線】選【流程圖】觸摸按鈕控制電機啟停（連接AI-3013D5型8點繼電器模塊）；查詢數(shù)據(jù)選【報表】【報警】；點擊：【數(shù)據(jù)畫面】【棒圖畫面】【流程圖儀表數(shù)據(jù)】【實時多曲線畫面】【歷史多曲線畫面】的數(shù)據(jù)框快捷返回單臺儀表的【實時曲線畫面】通道?？汕绊撆c后頁翻頁。相同頁面按【前頁】【后頁】【自動/手動】循環(huán)自動翻頁。 用多曲線的形式來直觀的顯示CF卡記錄中的數(shù)據(jù)，顯示該時間段內(nèi)相關通道間被測量的變化關系。按通道順序排列1、2、3、4固定組合在一起的通道組合，對于需要比較關鍵參數(shù)通道可將儀表地址編排在同一組顯示趨勢曲線，這樣就更好的進行比較分析工藝參數(shù)的對象變化。點擊【數(shù)據(jù)框】返回【實時畫面】通道。點擊【S】可選擇啟用單條或4條曲線顯示趨勢變化；查詢歷史數(shù)據(jù)設置起始時間及時間跨度；設置數(shù)據(jù)范圍使曲線顯示在圖表中央，不同的數(shù)據(jù)范圍啟用單條查詢。歷史畫面的功能畫面右下角 點擊【S】查詢，觸摸屏顯示是當前的起始時間，改倒退起始時間：年/月/日/時/分/秒；修改時間跨度：時/分/秒設置；點擊【確認】按鈕，系統(tǒng)即刻顯示歷史曲線、數(shù)據(jù)報表；報警報表。 在數(shù)據(jù)記錄儀中，即可以根據(jù)客戶的實際需要，設置數(shù)據(jù)的采樣時間，存儲間隔以及是否保存記錄，是否立即保存數(shù)據(jù)到CF卡等功能，來滿足不同的需求。（1）采樣時間默認為6秒，用戶可以設定的范圍是：6秒～3600秒；（2）內(nèi)存轉CF卡存儲間隔默認為60分鐘，用戶可以設定的范圍是：60分～300分；（3）如果用戶需要馬上取走在記錄儀內(nèi)存中存儲的數(shù)據(jù)，可以點擊“立即保存”的按鈕，這樣已采集數(shù)據(jù)就馬上存儲到CF中了。 數(shù)據(jù)記錄是采用的外插CF卡來保存數(shù)據(jù)；標配1G的電子硬盤?？蓴U展CF卡1～4G存儲記錄空間；數(shù)據(jù)可通過讀卡器在PC上直接打開，也可通過串口備份至上位控制計算機。CF卡內(nèi)：【AL】數(shù)據(jù)包是報警報表；【DL】數(shù)據(jù)包是數(shù)據(jù)報表；按年/月/日/小時來保存數(shù)據(jù)源文件。 CF卡保存數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報警報表可應用PC圖形閱讀軟件及采用Excel電子表格打開CSV格式的數(shù)據(jù)文件，或用微型打印機把報表打印出來。 保存數(shù)據(jù)計算AI-2057G/C型AI-2080C觸摸式智能化數(shù)字彩色無紙記錄儀：支持多達4G byte的CF卡存儲功能。以1G的CF卡為例，記錄周期默認為每6秒鐘；各通道類型的無紙記錄儀可存儲的天數(shù)為： （1） 4通道：約1400天（2） 6通道：約1100天（3） 8通道：約900天（4） 12通道：約650天（5） 16通道：約500天（6） 32通道：約250天。數(shù)據(jù)保存按先進先出的原則。 記錄的數(shù)據(jù)可采用微型打印機打印：歷史數(shù)據(jù)報表、歷史曲線；可同時打印4條歷史曲線：歷史數(shù)據(jù)可每行同時打印5個數(shù)據(jù)。 記錄的數(shù)據(jù)可采用計算機圖形軟件：圖形軟件是專為無紙記錄儀開發(fā)的，一個可在個人計算機上運行的工具軟件，其作用是用來將HMI屏上加密記錄在CF卡上的數(shù)據(jù)集中管理，便于用戶查詢數(shù)據(jù)報表，查看歷史曲線，并可以對其進行打印的功能。 十、結束語 該系統(tǒng)采用AI－7048D5型4路PID控制模塊、AI-3013D5開關量控制模塊、AI－2057C無紙記錄儀（HMI人機界面）；應用靈活輸入及輸出規(guī)格極為豐富， 在流程圖畫面定制特殊功能，用生動形象的圖形畫面來描述現(xiàn)場生產(chǎn)工藝流程，是整個工業(yè)現(xiàn)場的縮影。它不僅僅是一個圖畫，有控制按鈕與現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)同時顯示，從而使得操作員具有十分直觀的遠程控制。軟件編輯還可實現(xiàn)軟PLC開關量輸出的功能，時鐘的記時控制、開關量輸出記數(shù)功能。在流程圖中按鈕是可用的；控制按鈕連接AI-3013D5開關量8路繼電器輸出模塊（軟件已定制好），流程圖中的開關按鈕可控制4臺電機啟停；點擊流程圖中的數(shù)據(jù)框 【TIC-101】、【TIC-102】、【TIC-103】、【TIC-104】將回到該【實時畫面】通道。根據(jù)客戶要求可定制流程圖或其他要求酌情處理。 應用 AI產(chǎn)品在為熱熔膠機專用設備設計中實現(xiàn)了【順序加熱】、【倒計時結束】功能、就緒等功能。為節(jié)約電能還實現(xiàn)【控制 / 待機】按鈕系統(tǒng)在中午以一個較低的溫度運行。使設備實現(xiàn)自動控制在熱溶膠機的行業(yè)能得到廣泛的應用。