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關(guān)鍵詞：程序控溫、開關(guān)量輸入模塊、計(jì)算機(jī)軟件、電子溫度開關(guān)

 

一、概述:

       溫度開關(guān)的斷點(diǎn)溫度的檢測還停留在手動記錄的時代已過去了。大量的電子產(chǎn)品的溫度保護(hù)電路元件【電子溫度開關(guān)】檢驗(yàn)斷點(diǎn)溫度用手動的記錄方法已滿足不了現(xiàn)有的需求，采用程序儀表升溫，應(yīng)用開關(guān)量模塊、計(jì)算機(jī)軟件監(jiān)控、來捕捉【電子溫度開關(guān)】在升溫過程中溫度斷點(diǎn)的瞬間斷開溫度值的變化，是個非常好的設(shè)想。

宇電生產(chǎn)的AI708PAK5L1S型程序溫度升溫儀表，控制油槽溫度模擬現(xiàn)場溫度緩慢升溫到【電子溫度開關(guān)】極限斷開；AI-3011D5開關(guān)量模塊就是一種用于與在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中作為開關(guān)量輸入輸出的接口，它采用RS485與計(jì)算機(jī)通訊，可為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供廉價而高可靠性的開關(guān)量輸入輸出，在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中可替代一部分PLC的功能，同時也使對各種開關(guān)量的控制更簡單方便靈活。溫度程控儀表AI-708P與AI-3011D5開關(guān)量模塊在控制升溫時，計(jì)算機(jī)軟件通過RS485通訊，捕捉【電子溫度開關(guān)】在升溫過程中溫度斷點(diǎn)的瞬間溫度變化起到了良好的開發(fā)應(yīng)用。用計(jì)算機(jī)軟件來記錄數(shù)據(jù)瞬間斷點(diǎn)的溫度，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫自動生成方便查詢。

 二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

硬件設(shè)計(jì)要求 ：

設(shè)計(jì)在有攪拌的加熱油鍋內(nèi)放置40個溫度開關(guān)，用專用 測試夾具及上料夾具模板設(shè)計(jì)工位40個(可按用戶要求＞40)元件同時裝夾。元件由上下兩電極夾持，處于懸空狀態(tài)，測試前將元件依次裝到模板上的元件定位槽中，然后裝到測試夾具中，滲入加熱油鍋內(nèi)開始測量。油鍋采用AI-708PFK5S程序儀表用可控硅控制電熱絲程序升溫，每個溫度開關(guān)采用10路開關(guān)量輸入模塊AI-301ME5I5I5I5I5I5S型。

軟件設(shè)計(jì)要求：

  在加熱油鍋內(nèi)放置40個溫度開關(guān)，鍋內(nèi)的溫度從50℃向300℃不斷升溫1℃/分鐘，當(dāng)溫度開關(guān)斷開時記錄每個斷點(diǎn)的溫度。在軟件輸入產(chǎn)品型號、批號可查詢記錄，程序控溫結(jié)束及時計(jì)算區(qū)分出產(chǎn)品的合格與不合格品。

三、應(yīng)用軟件制作：

本系統(tǒng)采用宇光專用AIFCS組態(tài)軟件經(jīng)過二次開發(fā)而成的軟件產(chǎn)品，用戶無需系統(tǒng)組態(tài)，直接安裝即可使用。該軟件與宇光儀表配套使用共同構(gòu)成儀表總線系統(tǒng)，本工程與該軟件配套的儀表型號有AI－301M、AI－708P。組態(tài)軟件采用下位機(jī)、上位機(jī)二層結(jié)構(gòu)體系，所有的控制信息與數(shù)據(jù)信息都在其上位機(jī)上統(tǒng)一管理、分配。在上位機(jī)上，可對工業(yè)現(xiàn)場連接的所有儀表進(jìn)行全方位的監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集。

1、 軟件開發(fā)編程

Ⅰ：通訊協(xié)議的解讀： 

首先要詳細(xì)閱讀宇電儀表的通訊協(xié)議(AIBUS、V7。0)，可用串口調(diào)試工具通訊測試。

例如：AI-808與串口調(diào)試工具通訊測試，串口設(shè)置波特率9600、數(shù)據(jù)位8位、校驗(yàn)位是無校驗(yàn)、停止位為1位。要讀的儀表的測量值，通訊協(xié)議上有說明發(fā)送8個字節(jié)，這其中有地址代號+52H+要讀的參數(shù)代號+0+0+校驗(yàn)碼；地址代號和您儀表的地址有關(guān)系是兩個相同的字節(jié)，數(shù)值是儀表地址+80H，也就是您的儀表如果設(shè)置為1的話就是81H 81H。如果要讀參數(shù)代號為0的數(shù)據(jù)，這樣發(fā)送的8個字節(jié)分別就是81H 81H 52H 00H 00H 00H 53H 00H                                                   圖 1

 

 

所發(fā)送的這組數(shù)據(jù)意思就是，第一、二字節(jié)就是地址代號、第三個字節(jié)是固定的52H，第四個字節(jié)00H是讀的第一個參數(shù)代號對于AI808就是讀設(shè)定值，第五、六個字節(jié)00H 00H

也是固定的，最后兩個字節(jié)是校碼53H 00H 算法是0*256+82+ADDR（10進(jìn)制算法）。高8位是00H，低8位是53H發(fā)送的時候要倒置。返回的10個字節(jié)中第一二個字節(jié)是測量值，三、四個字節(jié)是設(shè)定值，第五、六個字節(jié)輸出值MV及報警狀態(tài)，第七、八個字節(jié)是所讀的參數(shù)，第九、十個字節(jié)是校驗(yàn)碼。上圖中C5 06是測量值返回的數(shù)據(jù)是倒置的就是06C5按十進(jìn)制算的話就是1733，其余的數(shù)據(jù)也是如此。

C5H 06H 08H 07H 10H 00H 08H 07H E6H 14H

     如果是寫參數(shù)就是另一條寫指令，用AI808與串口調(diào)試來測試，發(fā)送8個字節(jié)分別為地址代號+43H+要寫的參數(shù)代號+寫入數(shù)低字節(jié)+寫入數(shù)低字節(jié)+寫入數(shù)高字節(jié)+校驗(yàn)碼。如果我要把設(shè)定值設(shè)置為10°C的話就是發(fā)送81H 81H 43H 00H 64H 00H A8H 00H其中64H是寫入數(shù)低字節(jié)為100帶一位小數(shù)點(diǎn)，寫入數(shù)高字節(jié)就是00H，校驗(yàn)碼是0*256+67+100+1（ADDR）

轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制要倒置，低位在前高位在后。                       圖2

 

返回來的10個字節(jié)的數(shù)據(jù)都是低位在前高位在后.

D9H 06H 64H 00H 00H 00H 64H 00H A2H 07H在換算成10進(jìn)制時要倒置.                                                          圖3

 

如上圖2號儀表屏下面的參數(shù)就是設(shè)定值是10°C.

Ⅱ：AI-708PAK5L1S型儀表的程序通訊代碼編寫：

AI-708PAK5L1S型儀表的程序通訊編寫內(nèi)容：

與MCGS組態(tài)軟件通訊時,選擇宇光系列智能儀表的驅(qū)動，由于軟件中能設(shè)置的參數(shù)的代號只到19H，所以對于宇電程序型儀表只能通過編寫內(nèi)部函數(shù)來實(shí)現(xiàn)讀寫1AH這個參數(shù)代號以后的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)的方法；

①：要先在實(shí)時數(shù)據(jù)庫中建立好要讀的變量,如C01、T01……等以C01~T02為例，變量類型為數(shù)值型。

②：建立好后則進(jìn)入運(yùn)行策略進(jìn)行策略組態(tài)，新建策略為循環(huán)策略或用戶策略，進(jìn)入編寫腳本程序如下圖3，是讀以下參數(shù)的命令！setDevice(設(shè)備0，6，“read(26,1,C01)”)，

意思是把26中這個參數(shù)代號的數(shù)據(jù)讀到C01這個變量中；

③：寫參數(shù)的命令與讀是一樣的如,!SetDevice(設(shè)備0，6，“write(26,1,C01)”):寫數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)建立的設(shè)備命令為用戶策略（不能用循環(huán)策略），如下圖4：

④：為了能在運(yùn)行畫面中隨時寫入?yún)?shù)代號26以后的數(shù)值，應(yīng)當(dāng)在實(shí)時數(shù)據(jù)庫中建立與之前變量同等個數(shù)的變量，如下圖5；

⑤：在組態(tài)動畫窗口中，設(shè)置屬性時輸入與輸出時不能為同一個變量，應(yīng)當(dāng)設(shè)置為與之對應(yīng)的一個，如C01對應(yīng)sdc01……,做一個按鈕屬性設(shè)置為執(zhí)行運(yùn)得策略塊，在腳本程序中寫C01=sdc01如下圖6：

則在運(yùn)行畫面中要設(shè)定某一值時都需點(diǎn)擊這個按鈕。

Ⅲ：AI-3011開關(guān)量狀態(tài)讀取：

執(zhí)行讀指令，儀表模塊上的開關(guān)量狀態(tài)按D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9的順序，由低到高按二進(jìn)制碼順序排列在參數(shù)編號R10中，它的數(shù)據(jù)低10位（D0-D9）表示對應(yīng)的開關(guān)量狀態(tài)。舉例MCGS中的操作。

 第一步!SetDevice(設(shè)備0,6,"write(r10,變量R10H)")讀取參數(shù)R10的值

 第二步H0=!BitTest(變量R10H,0)分解出第0位賦給開關(guān)量H0

 第三步在圖上顯示開關(guān)量H0。

    開光量狀態(tài)輸入：要使AI-301M上的繼電器工作，向參數(shù)編號R10寫入對應(yīng)狀態(tài)字即可。舉例MCGS中的操作。

    第一步變量變量R10H=!BitClear(變量R10H,0) 或變量R10H=!BitSet(變量R10H,0)，給變量R10H的第0位賦0或賦1

    第二步!SetDevice(設(shè)備0,6,"write(r10,變量R10H)")，直接把變量R10H下傳儀表。

2、軟件使用

①系統(tǒng)登錄：系統(tǒng)啟動后，首先要進(jìn)行登錄（如下圖所示），只有在正常登錄的情況下才能啟動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如果密碼和用戶名不符將退出系統(tǒng)。初始沒有密碼，按確定即可進(jìn)入系統(tǒng)。                                                         系統(tǒng)登錄                                                 圖4

 

②系統(tǒng)主頁：點(diǎn)擊或者等待10秒系統(tǒng)進(jìn)入溫度采集主畫面如下：開機(jī)畫面   圖5

 

在菜單上點(diǎn)擊登錄可以進(jìn)行用戶切換。

③監(jiān)控頁面：主畫面上面為溫度的實(shí)時曲線，實(shí)時曲線的縱坐標(biāo)可以根據(jù)需要在20-300之間進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)測量溫度的AI-708P儀表與上位機(jī)通訊中斷時，畫面上會顯示紅色的“708P儀表通訊中斷”字樣。 

中間是各個測量點(diǎn)所記錄的溫度,只有在把型號和批號都輸入后才顯示“開始記錄”和“保存記錄”，當(dāng)按下“開始記錄”時，該命令按扭變紅色，如果再次單擊該按扭會跳出一提示對話框。                                            圖6

 

④數(shù)據(jù)保存：選擇“是” 則保存當(dāng)前的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“否”則不保存數(shù)據(jù)重新開始記錄；系統(tǒng)就會開始工作。當(dāng)溫度開關(guān)斷開時，系統(tǒng)就會分別記錄此時對應(yīng)的溫度。當(dāng)用戶需要保存的時候，輸入批號，按下“保存記錄” 鍵就可以進(jìn)行保存，同時所記錄的數(shù)據(jù)被清零，開始下一組數(shù)據(jù)的記錄。在同組數(shù)據(jù)中最小的顯示為綠色，最大顯示為紅色，中間的顯示為黑色                                                圖7

 

當(dāng)AI-301M儀表與上位機(jī)通訊中斷時，相對應(yīng)測量點(diǎn)的字符會變成紅色顯示。

主畫面下方是數(shù)據(jù)查詢，輸入相對應(yīng)的批號或型號，按下“查詢”即可顯示對應(yīng)批號的記錄數(shù)據(jù)，時間的設(shè)定，該系統(tǒng)時間是采用PC機(jī)的系統(tǒng)時間，如要調(diào)整，只需調(diào)整PC機(jī)的時間即可，數(shù)據(jù)以ACCESS數(shù)據(jù)庫格式保存在程序安裝目錄下。

⑤權(quán)限管理：點(diǎn)擊權(quán)限管理，可以進(jìn)行密碼修改和增添新用戶如圖所示    圖8

 

四、儀表的應(yīng)用與調(diào)試：

溫度程序控制儀表AI-708PFK5L2L2S增強(qiáng)型智能調(diào)節(jié)器 ，單相移相觸發(fā)可控硅輸出控制油溫調(diào)節(jié)。

參數(shù)設(shè)置：

3．儀表選型、參數(shù)表、調(diào)試方式

動作溫度測試儀程序控制儀表AI-708PFK5L2L2S增強(qiáng)型智能調(diào)節(jié)器 ，單向移相觸發(fā)控制

調(diào)試方式：自動自整定

在使用過程中AI調(diào)節(jié)器 結(jié)合PID調(diào)節(jié)、自學(xué)習(xí)及模糊控制技術(shù)，由于自整定執(zhí)行時采用位式調(diào)節(jié)，經(jīng)2~3次振蕩后，儀表內(nèi)部微處理器根據(jù)位式控制產(chǎn)生的振蕩，分析其周期、幅度及波型來自動計(jì)算出M 5、P、t等控制參數(shù)。

模塊K5單向移相觸發(fā)、模塊L2開關(guān)量報警輸出、模塊S通訊RS485通訊、參數(shù)圖表9

 

程序設(shè)置：

程序曲線的編排；程序表調(diào)節(jié)器可用于按一定時間規(guī)律自動改變給定值進(jìn)行控制的場合。具有50段程序編程功能，可設(shè)置任意大小的給定值升、降斜率；具有跳轉(zhuǎn)（目標(biāo)段只限于前30段）、運(yùn)行、暫停及停止等可編程/可操作命令，可在程序控制運(yùn)行中修改程序；具有二路事件輸出功能。可通過報警輸出控制其他設(shè)備聯(lián)鎖動作，進(jìn)一步提高設(shè)備自動化能力；具有停電處理模式、測量值啟動功能及準(zhǔn)備功能，使程序執(zhí)行更有效率及更完善。

調(diào)試應(yīng)用：

【電子溫度開關(guān)】溫度程序控制器AI-708PFK5L1L1S對油溫按溫度－時間－溫度的格式來程序升溫，在使用過程中首先要自整定，目前AI儀表自整定采用的是AI人工智能調(diào)節(jié)算法是采用模糊規(guī)則進(jìn)行PID調(diào)節(jié)的一種新型算法，在誤差大時，運(yùn)用模糊算法調(diào)節(jié)，以消除PID飽和積分現(xiàn)象，當(dāng)誤差趨小時，采用改進(jìn)后的PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能在調(diào)節(jié)中自動學(xué)習(xí)和記憶被控對象的部分特征以使效果最優(yōu)化。具有無超調(diào)、高精度、參數(shù)確定簡單、對復(fù)雜對象也能獲得較好的控制效果等特點(diǎn)。在使用過程中AI調(diào)節(jié)器 結(jié)合PID調(diào)節(jié)、自學(xué)習(xí)及模糊控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自整定/自適應(yīng)功能及無欠調(diào)的精確調(diào)節(jié)，性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器。

程序調(diào)節(jié)器可用于按一定時間規(guī)律自動改變給定值進(jìn)行控制的場合。可設(shè)置任意大小的給定值升、降斜率；具有跳轉(zhuǎn)（目標(biāo)段只限于前30段）、運(yùn)行、暫停及停止等可編程/可操作命令，可在程序控制運(yùn)行中修改程序；具有二路事件輸出功能?？赏ㄟ^報警輸出控制其他設(shè)備聯(lián)鎖動作，進(jìn)一步提高設(shè)備自動化能力；具有停電處理模式、測量值啟動功能及準(zhǔn)備功能，使程序執(zhí)行更有效率及更完善。

當(dāng)曲線擬合出現(xiàn)PV值跟不上程序設(shè)定曲線SV值時，可采用曲線擬合技術(shù)：曲線擬合是AI-708P/808P型儀表采用的一種控制技術(shù)，由于控制對象通常具有時間滯后的特點(diǎn)，所以儀表對線性升、降溫及恒溫曲線在折點(diǎn)處自動平滑化，平滑程度與系統(tǒng)的滯后時間參數(shù)t有關(guān)，t越大，則平滑程度也越大，反之越小?？刂茖ο蟮臏髸r間(如熱慣性)越小，則程序控制效果越好。按曲線擬合方式處理程序曲線，可以避免出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象。注意：曲線擬和的特性使程序控制在線性程序升溫時產(chǎn)生固定的負(fù)偏差，在線性降溫時產(chǎn)生固定的正偏差，該偏差值大小與滯后時間（t）和升（降）溫速率成正比。這是正常的現(xiàn)象。

【電子溫度開關(guān)】每個溫度保險絲開關(guān)采用AI-301ME5I5I5I5I5I5S型10路開關(guān)量輸入模塊。宇電生產(chǎn)的AI-301M是一種用于在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中作為開關(guān)量輸入輸出的接口，它采用RS485與計(jì)算機(jī)通訊，可為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供廉價而高可靠性的開關(guān)量輸入輸出，在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中可替代一部分PLC的功能，同時也使對各種開關(guān)量的控制更簡單方便靈活，提高整個系統(tǒng)的性價比。開關(guān)量輸入除了可以輸入開關(guān)狀態(tài)外，還可以“捕獲”4路斷開至接通的跳變，以適應(yīng)按鈕開關(guān)的輸入。

AI-301M最多支持10個I/O點(diǎn)，6個模塊插座，你可以按照不同功能選擇模塊實(shí)現(xiàn)對開關(guān)量信號輸入輸出的功能。其中COMM(RS485)專用于安裝通訊模塊與計(jì)算機(jī)通訊；其他M1、M2、M3、M4、M5都安裝2路開關(guān)量輸入連接溫度保險絲，當(dāng)溫度上升過程中保險絲斷開，軟件就“捕獲”斷點(diǎn)的溫度，可同時檢測40 個溫度開關(guān)，大大縮短了抽檢時間，并制成與溫度關(guān)系的報表保存，應(yīng)用方便。

五、結(jié)論

【電子溫度開關(guān)】溫度程序控制器對油溫按溫度－時間－溫度的格式來程序升溫，溫度平穩(wěn)上升，攪拌油鍋同時也確保每個工位的測試溫度條件完全相同。由于采用專用測試夾具和模板上料，工位數(shù)大大提高，提高了測試效率，也降低了產(chǎn)品受損傷的幾率。本系統(tǒng)具有自動化程度高，測試過程無需人員監(jiān)守，測試完畢自動停止并自動保持顯示被擊穿溫度保險絲元件的工位號。軟件及時記錄數(shù)據(jù)建立了數(shù)據(jù)庫，方便查詢記錄數(shù)據(jù)。

原來需要手工測試，且工位數(shù)較少，不能滿足大規(guī)模的老化測試要求。測試儀制造采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的制造成本也下降了約50%，為測試儀的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件。測試提供多方面的手段。多工位老化特性測試儀的研制正是為解決這一問題而專門設(shè)計(jì)的，對同批次不同工藝樣品或不同批次樣品同時進(jìn)行測量，便于分析比較，由于生產(chǎn)規(guī)模變得越來越大，自身的可靠性提出了更高的要求，測試儀的研制測試效率提高確保了其應(yīng)用可靠性。