新型的分布式多通道測控模塊技術(shù)初探

王瑩

摘要：本文介紹了一種新型的分布式多通道測控模塊，充分滿足機械行業(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)濟效益。

關(guān)鍵詞：測控模塊;觸摸屏與I/O組成;分布式多通道

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）07-0054-02

0 引言

熱熔膠機廣泛的應(yīng)用于各種產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程中，無論是紙尿褲、衛(wèi)生用品等家居用品，還是擋風玻璃的裝備等汽車行業(yè)、家電行業(yè)等等，都離不開熱熔膠機的加熱、加壓和涂抹為一體的機電設(shè)備中，而在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯都會導(dǎo)致最終產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題。早期的分立式儀表雖然可以有效的輔助元件進行設(shè)備的控制，但其自動化程度不高，需要的人力資源較大，需要定時關(guān)機和人工對溫度進行監(jiān)測和控制，從而保證生產(chǎn)線的正常運轉(zhuǎn)，但這一方式很難達到精準控制的使用要求。有些廠家為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量也引入了PLC進行控制，但受到成本和系統(tǒng)安裝等問題的限制，也無法得到大面積的推廣和應(yīng)用[1]。本文引入了一種測控一體的I/O模塊，繞過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)，從而實現(xiàn)分布式多通道的溫度采集和模塊控制，實現(xiàn)熱熔膠機控制的自動化。

1 國內(nèi)技術(shù)存在的不足

現(xiàn)階段市場中存在的機電熱備大多以單機系統(tǒng)的模式運行，不能與相關(guān)的生產(chǎn)線進行網(wǎng)絡(luò)互連實施數(shù)據(jù)的共享，實現(xiàn)遠程的狀態(tài)監(jiān)控。這是因為市面上的熱熔膠機檢測模塊的接口單一，不能滿足網(wǎng)狀連接的基本需求，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)共享的模式無法實現(xiàn)。此外，現(xiàn)階段國內(nèi)外的監(jiān)測設(shè)備一般只能實現(xiàn)溫度的監(jiān)測與控制，對于其他方面的異常監(jiān)測和保護能力和信號的穩(wěn)定輸送仍存在一定的欠缺，不能充分滿足客戶的需求，工廠的必須通過設(shè)置大量的人工進行硬件的監(jiān)測或溫度的調(diào)整，從而增加了運營的成本。

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

通過對對傳統(tǒng)觸摸屏與PLC的結(jié)合進行一系列的研究和改進，本文分析并研發(fā)了一種新型的測控模塊，并賦予其同其他廠家的屏幕和I/O模塊進行組合的能力，使其可以形成分布式度的多通道的監(jiān)測控制系統(tǒng)，有效的改進了傳統(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軌道進行并行使的安裝，第二種是通過層疊的方式進行連接。

2.2 分布式控制系統(tǒng)建設(shè)過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題

在對傳統(tǒng)的控制方式進行了大量的研究和實驗，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)的過程中所需要解決的幾項關(guān)鍵的技術(shù)問題：

（1）對溫度的監(jiān)測實施實時性的控制。傳統(tǒng)模式下的信號實時性傳輸是通過PLC模擬量對模擬型號進行采集活動后統(tǒng)一輸入，執(zhí)行一系列的運算處理后再通過PLC或其他輸出模塊執(zhí)行相關(guān)的輸出指令。例如，在對溫度的采集和控制的過程匯總，我們假設(shè)采集點數(shù)目繁多，達到100至150個左右時，若采用一臺PLC設(shè)備進行數(shù)據(jù)的采集和處理，就需要極高的運算速度來滿足溫度監(jiān)控的需求，而采用新型的運算模塊后，其單個測控模塊可以等效代替一抬傳統(tǒng)的PLC設(shè)備及其相關(guān)的擴展設(shè)備，僅僅通過一個模塊就可以完成絕大多數(shù)的控制運算過程，再講其處理得出的數(shù)據(jù)與主機進行交換，便可高效地實現(xiàn)與溫度的監(jiān)測和控制。（2）減少模擬信號在長線中傳輸過程中造成的信號衰減。新的模塊對安裝位置有著較高的要求，一般僅僅允許安裝在距信號端較近的地方，并僅僅通過電源線和通訊線連接，有效的減少了長距離傳輸造成的信號損失，提高了設(shè)備的抗干擾性。（3）有效避免危險信號錯誤傳入中控制室等潛在的故障點。在測控現(xiàn)場的監(jiān)測過程中，將接觸式采樣點直接進入主機控制柜中的PLC設(shè)備中，就可能將現(xiàn)場的高壓電信號等引入朱貴，從而產(chǎn)生潛在的故障危險。為了有效避免這一故障的產(chǎn)生，新型的I/O模塊無需將采樣線直接進入控制柜，而是通過模擬信號的采集和新號段光隔離等方式隔離了環(huán)境帶來的不利影響，有效的保證主柜的安全，杜絕高壓信號對測控設(shè)備造成損害。

2.3 分布式控制系統(tǒng)的通信規(guī)范

分布式多通道測控模塊對溫度的采集一般采用ModbusRTU的規(guī)約，通過功能碼的輸入對設(shè)備進行控制，在無特殊需求的情況下采用2字節(jié)16為帶有符號的十六進制表示方法對數(shù)據(jù)的內(nèi)容進行表達。

2.4 分布式控制系統(tǒng)的功能簡述

（1）對目標溫度的設(shè)置.在I/O測控模塊中，每個控制通道都具有兩個獨立的目標值設(shè)定，對于溫度的預(yù)熱和臨時冷卻等場合有著獨特的優(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，在溫度控制的過程中可以減少電力系統(tǒng)對其控制的影響，減少人類資源的使用的同時有效的對溫度進行調(diào)控。（3）自我整定的功能。通過PID的使用，可以對系統(tǒng)的熱能進行綜合的監(jiān)測和控制，從而高效穩(wěn)定的輸出信號，調(diào)整溫度的變化，使信號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)進行應(yīng)答。（4）告警輸出的功能。新型測控模塊的告警輸出可以設(shè)置兩個或三個通道，并根據(jù)動作條件的不停進行分別的設(shè)置，以滿足不同場合和生產(chǎn)方式下對測控的需求。（5）溫控輸出的異常保護。在傳統(tǒng)的測控模塊的應(yīng)用過程中，由于傳感器、執(zhí)行器等元件的短路或其他原因均會對設(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)保護功能可以有效的避免設(shè)備在故障的情況下繼續(xù)運轉(zhuǎn)，從而有效的減少企業(yè)的損失。

3 新型測控模塊的技術(shù)創(chuàng)新

通過與不同廠家生產(chǎn)的觸摸屏進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控系統(tǒng)具有下列幾個創(chuàng)新的方向：（1）構(gòu)建全新的DCS架構(gòu)模型，簡化了硬件設(shè)備，提高設(shè)備的可靠性。（2）全天自動運行的管理模式。（3）通過觸摸屏實現(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）不同頁面風格之間的切換。（6）高精度的采集和多信號的輸入模式。

4 結(jié)語

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的測控模塊與物聯(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)展帶來了新的契機。新型測控模塊所表現(xiàn)出的優(yōu)良控制能力在其他的機電設(shè)備中也得到了充分的體現(xiàn)，其在未來的發(fā)展過程中必將取得良好的成果。

參考文獻

[1] 方鳳玲.測控模塊在機電設(shè)備上的應(yīng)用研究[J].嘉應(yīng)學(xué)院學(xué)報，2018（2）：31-35.

[2] 潘曉彬，李國平，鄭堤.機電測控系統(tǒng)的模塊化設(shè)計與實現(xiàn)[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2002（3）：9-11.

[3] 丁金華，劉暢，李明穎，等.三維虛擬現(xiàn)實機電設(shè)備控制仿真系統(tǒng)[J].實驗技術(shù)與管理，2016（9）：106-110.