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双螺杆挤出机控制系统改造

双螺杆挤出机控制系统改造

2003/12/17 10:17:00
摘 要:本文介绍了双螺杆挤出机控制系统改造实例及用微机直控智能化仪表的一种DCS解决方案和软件实现,同时介绍了厦门宇光AI系列仪表的微机通讯(AIBUS)协议。 关键词:双螺杆挤出机、控制系统、改造、AIBUS通讯协议。 0 引言   我院中试车间所用的双螺杆挤出机1996年购于上海化机四厂。原机的控制方案为:工控机——下位机——现场控制点,有许多优点,但多年运行下来后,故障率逐步增加,特别是工控机、下位机故障,直接造成整个系统瘫痪且难以立刻修复。考虑了多种因素后,我院采用微机直控智能化仪表方案对其进行改造。 1 原系统简介[1]   本双螺杆挤出机主要适用于塑料的混炼、填充、增强、反应、接枝和脱挥等。   控制系统下位机采用了一个16位的单片机,将现场的温度、融体压力、转速、主机电流等模拟量信号以及油泵、冷却水泵、油压、风机等设备的运行情况(开关量)送入工控机中。工控机一方面显示温度、压力、转速、电流的即时值和它们的历史变化曲线;另一方面将计算后的各种参数送回到单片机中,再对各种对象进行控制。 整台设备由以下系统组成:1)温度测控系统,2)熔压测量报警系统,3)主电机负荷测量报警系统,4)螺杆转速测量系统,5)主电机启动保护系统,6)单片机及数据采集控制系统,7)工控机人机对话操作及打印系统。
3.2 AIBUS协议简介〖2〗 3.2.1简介:AI系列仪表使用异步串行通讯接口,接口电平符合RS232C或RS485标准中的规定。数据格式为1个起始位,8位数据,无校验位,一个或2个停止位。通讯传输数据的波特率可调为1200--19200 bit/S。AI仪表采用多机通讯协议,如果采用RS485通讯接口,则可将1—101台的仪表同时连接在一个通讯接口上,并给每仪态仪表分配不同的地址。采用RS232C通讯接口时,一个通讯接口只能联接一台仪表。 3.2.2 通讯指令   AI仪表采用16进制数据格式来表示各种指令代码及数据。AI仪表软件通讯指令经过优化设计,只有两条,一条为读指令,一条为写指令,能完整地对仪表进行操作。   1、地址代号:为了在一个通讯接口上连接多台AI仪表,需要给每台AI仪表编一个互不相同的代号。AI有效的地址为0—100。仪表的地址代号由参数Addr决定,规定为两个字节,其数值范围(16进制数)是80H—BFH,两个字节必需相同,数值为(仪表地址+80H)。   2、参数及控制代号:仪表的参数用1个8位二进制数(一个字节,写为16进制数)的参数机控制代号来表示(00H~56H)。它在指令中表示要读/写的参数及控制名。 读/写指令分别如下: 读: 地址代号+52H(82)+要读参数的代号+0+0+CRC校验码 写: 地址代号+43H(67)+要写参数的代号+写入数低字节+写入数高字节+CRC校验码   3、读指令的CRC校验码为:要读参数的代号*256+82+ADDR ADDR为仪表地址参数值,范围是0-100(注意不要加上80H)。CRC为以上数做二进制16位整数加法后得到的余数(溢出部分不处理),余数为2个字节,其低字节在前,高字节在后。 写指令的CRC校验码则为:要写的参数代号*256+67+要写的参数值+ADDR。 无论是读还是写,仪表都返回以下数据: 测量值PV+给定值SV+输出值MV及报警状态+所读/写参数值+CRC校验码 其中PV、SV及所读参数值均为整数格式,各占2个字节,MV占一个字节,数值范 围0-220,报警状态占一个字节,CRC校验码占2个字节,共10个字节。 4 VB程序设计   本次改造采用了具有良好图形用户接口并支持面向对象程序设计的VB5.0,采用的控件为:MSComm——串行口通讯控件、DlgCommonDialog——通用对话控件、Timer——定时器控件、MSChart——曲线纪录控件、Picture——图像控件。整个程序分:实时显示操作、各类参数设置、历史数据整理、自动定时保存数据和参数(图表)打印等几部分。考虑到微机对智能仪表直控的关键是通讯程序的设计,以下着重介绍MSComm控件及有关程序,它屏蔽了通讯过程的底层操作,只需设置和监视其属性和事件,就可轻而易举地实现串行异步通讯。 4.1 MSComm控件主要属性设置 1、CommPort=1 指定串行口。本程序采用RS485协议,故只需一个串口——Com1。 2、Settings:串口通信参数设置。与仪表一致,波特率:9600;寄偶校验:无;8个数据位;2个停止位。即“9600,N,8,2”。 3、根据RS232C/RS485转换器要求〖2〗: RTSEnable=True;DTREnable=False,由此给转换器提供工作电源。 4、InputMode=1,采用二进制通讯方式。 其他设置无特殊要求,按缺省值设置。 4.2 实际编程   有关程序较大,读、写字程序有类实性,故只介绍部分读程序。 4.2.1 读子程序 Dim crc, crc1‘校验码计算变量 Dim Out(7)As Byte‘输出字 Dim Income(7) As Byte‘输入字 Dim csdh As Integer‘参数(控制)代号 Dim Add As Integer‘地址代号 csdh = 0‘只读数据 Add = 0‘第一个仪表 MSComm1.PortOpen = True‘打开串行口 crc = csdh * 256 + 82 + Add‘输出校验码计算 crch = Int(crc / 256) crcl = crc - crch * 256 Out(0) = 128 + Add‘读指令输出字编码 Out(1) = 128 + Add Out(2) = 82 Out(3) = csdh Out(4) = 0 Out(5) = 0 Out(6) = crcl Out(7) = crch MSComm1.Output = Out‘读指令输出 Delay‘延时子程序(0.15秒),仪表响应时间约为0.1秒。 Income = MSComm1.Input‘获取数据 …… 4.2.2 通讯失败处理   由于微机接地、串行口受到电平干扰等因素的影响,刚开机时,微机与仪表的通讯会失败,程序中规定读取十次后,校验码仍不符的情况为通讯失败。一般情况下,只要关闭、开启通讯口一次,屏蔽掉杂乱数据后,故障即可排除。 4.2.3 程序流程图见图一
5 改造结果   改造后,该系统平稳运行一个多月,没出任何故障。即使微机发生故障,除了数据记录及部分报警受到影响外,不会影响装置的正常生产;某一智能仪表损坏或工作不正常的话,系统也能及时发现并报警,可及时更换(已做现场模拟试验)。由于使用了人工智能工业调节器,温度控制精度大为提高,正常平稳运行时,温度波动为±1℃。由此得出结论:该系统的改造是成功的。 [参考文献] [1] φ58×48双螺杆挤出及使用说明书,上海化机四厂。 [2] AI系列仪表V5.0串行通讯接口协议说明,厦门宇光电子技术有限公司。 [3] AI人工智能工业调节器使用说明书, 厦门宇光电子技术有限公司。
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