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    一、引言

    在鋁塑復合管生產線中涉及到對數個加熱區，如機筒加熱區、法蘭加熱區和模具加熱區的溫度測量和控制，而在實際生產中每個加熱區至少需要一至二臺溫控表來設定溫度和輸出加熱控制溫度。傳統設備的溫控表只能通過單臺人工觀察和設定溫度以實現對應加熱區的溫控，而不能集中控制。隨著3C（計算機、通訊、控制）技術的提高，通訊領域也發生了翻天覆地的變化，現在選擇了帶有通訊功能的溫控表與觸摸屏之間通訊就能完全實現集中控制。一臺觸摸屏可以同時與31臺溫控表通訊，通訊方式為RS-485串行通訊，這樣，所有溫控表中的參數在觸摸屏中一目了然。方便于溫控表中參數的修改設定。其系統圖如下： 

圖1

    二、系統介紹

    本文以富士觸摸屏和溫控表為例介紹其在鋁塑復合管生產線中的實際應用。

    1、電氣系統

    整個系統采用可編程控制器（PLC）、觸摸屏、溫控表、變頻器及其它電氣配件。

    （1）觸摸屏

    觸摸屏選用富士UG420H-SC1，10.4英寸、128色STN顯示，可以與近30個廠家的PLC通訊，兼容性極強，而且還可以和計算機通訊（開放式通訊協議），基于Windows95/98/NT操作平臺下的專用組態軟件，界面友好直觀，易學易用，大大節省產品開發周期。且產品型號齊全有5.7、7.7、10.4、12.1英寸單色彩色等，方便選型。具有RS232/422/485通訊口，方便于連接其它廠家的PLC及外設產品（如：條形碼、存儲卡、變頻器、個人計算機等）。編程軟件中備有大量的圖形庫（開關、燈、棒圖等）供選擇，還可以根據用戶需求編輯所需要的工藝圖形，能夠轉換BMP文件和AUTOCAD中的DXF文件。還具有留言板功能用于交接班記錄用。在編程軟件中可以設定觸摸屏背光燈的關閉時間，節省其使用壽命。觸摸屏中具有內部編程指令――宏命令，可以減輕PLC的編程負擔，甚至有些簡單的設備中可以取代PLC，由觸摸屏編程直接和其它設備通訊。觸摸屏上的并行口還可以直接和打印機連接實時或定時打印當前或歷史數據。此系統采用UG420H-SC1通過不同的通訊口同時和SIEMENS S7-200CPU226通訊，和FUJI PXR4溫控表以RS-485方式通訊。在編程軟件中選擇好觸摸屏和PLC型號后，在其系統設定中選擇溫控表的型號FUJI PXR（也可以和其它廠家溫控表通訊），利用觸摸屏中的另外一個通訊口與溫控表通訊。與富士PXR4通訊的波特率為9600bps;奇偶校驗為奇校驗；數據長度8位；停止位1位；通訊方式RS-485。

    （2）溫控表

    選用富士帶有通訊功能的PXR4溫控表。它是富士電機推出的一種新型溫控表，本身具有RS-232/485通訊功能，具有自整定功能，通過控制器的測量和計算功能自動設定PID參數。具有模糊控制功能，模糊運算用于抑制超調，以改善對外部擾動的響應。有絕對值報警、偏差報警等。還具有輸出限制、參數屏蔽、斜坡/保溫等多種功能。

    2、系統生產工藝

    鋁塑復合管由內管、內膠、鋁管、外膠、外管5層材料構成，以物料運動順序該生產線分為65mm內管擠出機（機身有4個加熱區、機頭3個加熱區）、45mm內膠擠出機（機身3個加熱區、機頭3個加熱區）、自動縱移恒張力牽引機（無加熱區）、45mm外膠擠出機（機身3個加熱區、機頭3個加熱區）65mm外管擠出機（機身4個加熱區、機頭3個加熱區）。所以需要控制的溫控加熱區共有26個，計26臺溫控表由一臺觸摸屏控制。 如下圖：

圖2

    當系統上電后，首先開始溫控，即溫控表上電，變頻器不得電，上電后立即向各個溫控表發出2條命令，1是禁止溫控表輸出加熱（不影響實際測溫），2是設置一個較低的上電初始加熱溫度，因為熱電偶插在加熱區內部，加熱圈在外部，這樣避免升溫過快使整個加熱圈溫度不均。26個加熱區的上電初始值可以是相同的。

    上電結束后，如果通訊檢測正常，就會在觸摸屏上顯示各加熱區的參數，可以在觸摸屏上設定各加熱區的溫度，也可以在觸摸屏上改變各加熱區的加熱允許/禁止狀態，以上兩種命令認為是隨機發生的，還可以用中斷方式在讀溫控表實測中實現。對于各加熱區的溫度設定，可以用觸摸屏中的數字鍵盤，當設定某一加熱區的某一溫度時，點擊該加熱區的設定區域，彈出一設定鍵盤，設定好該區的溫度后按“確認”鍵，鍵盤自動關閉，方便明了。

    為使觸摸屏中顯示的26個加熱區的實測溫度刷新率最高，采用“接力”通訊讀取方式，即當讀一區后（有3種情況發生：成功、校驗錯誤、通訊超時）立即讀取下一區。

    通訊錯誤的處理：可以為每個從站的通訊設立一個出錯計數器，當某個從站通訊校驗或通訊超時錯誤此計數器加1，通訊成功后會自動清除。當某個計數器增加到一個預設值（觸摸屏中可以修改）時蜂鳴器報警，同時彈出通訊失敗的報警畫面，并詳細說明如何處理。系統運行中，如果某一加熱區出現超高/低溫報警，溫控表上的“Alarm”報警燈變成紅色，同時觸摸屏中立刻彈出報警信息，如：報警時間、故障處理方法等。方便及時排除故障。真正體現觸摸屏的獨特性――人機對話。觸摸屏本身具有“配方”功能，通過其內部的宏指令可以將不同產品的不同工藝配方存儲在其中，隨時調用，大大節提高工作效率。

    三、結束語

    本系統在浙江某廠已經成功運行一年多，現場運行證明該電氣系統無論是在軟件還是硬件設計上都是較為合理的，運行可靠，且有著很強的抗干擾性，使工業自動化水平又上升了一個新的臺階，很值得在擠出機行業中推廣。