聚羧酸減水劑自動(dòng)化生產(chǎn)線智能控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種聚駿酸減水劑自動(dòng)化生產(chǎn)線智能控制器，屬于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)是由概念當(dāng)中產(chǎn)生出來的，所謂工業(yè)自動(dòng)化是指沒有人的 參與而自動(dòng)的進(jìn)行工業(yè)控制和進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，它能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)工業(yè)的參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品 合格度等；生產(chǎn)設(shè)備根據(jù)相關(guān)的一定程序和指令進(jìn)行自動(dòng)的控制操作的生產(chǎn)過程。工業(yè)自 動(dòng)化技術(shù)主要包括；硬件技術(shù)，軟件技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)=部分。目前，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)通常分 5級(jí)；企業(yè)管理級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)、過程控制級(jí)、設(shè)備控制級(jí)和檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)。前兩級(jí)管理級(jí)主要 設(shè)及計(jì)算機(jī)的軟件、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)；過程控制級(jí)設(shè)及智能控制技術(shù)和工程方法；設(shè) 備級(jí)和檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)設(shè)及=電一體化技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和新器件交流數(shù)字調(diào)速技術(shù)。在工 業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是管控一體化，所謂管控一體化就是建立全集成的、開放 的、全廠綜合自動(dòng)化的信息平臺(tái)，把企業(yè)橫向通信和縱向通信緊密聯(lián)系在一起，通過對(duì)經(jīng)營 決策、管理、計(jì)劃、調(diào)度、過程優(yōu)化、故障診斷、現(xiàn)場(chǎng)控制等信息的綜合處理，形成一個(gè)意義廣 泛的綜合系統(tǒng)。工業(yè)和一般企業(yè)網(wǎng)絡(luò)大致分為3層，即企業(yè)管理層，過程監(jiān)控層和現(xiàn)場(chǎng)控制 層。
[0003] 因此，在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的大背景下，聚駿酸減水劑自動(dòng)化生產(chǎn)線的工 業(yè)自動(dòng)化，主要設(shè)及過程監(jiān)控層和現(xiàn)場(chǎng)控制層，其中應(yīng)用最突出和明顯的是智能控制技術(shù) 和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。
[0004] 現(xiàn)有的聚駿酸減水劑生產(chǎn)線在過程控制級(jí)和檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)往往遇到很多困難，該主 要是因?yàn)榭刂品绞蕉嗖捎脗鹘y(tǒng)的人工方式和電路設(shè)計(jì)，對(duì)于生產(chǎn)線的智能化改造需要一個(gè) 長期的過程，人力和財(cái)力的投入會(huì)逐漸增長。另外，對(duì)大多數(shù)中小型企業(yè)PLC控制器的使用 成本太高，可利用資源浪費(fèi)嚴(yán)重。
[0005] 因此針對(duì)聚駿酸減水劑自動(dòng)化生產(chǎn)線的智能化改造，提出了通過現(xiàn)場(chǎng)總線，采 用MCU控制器與同樣有CPU置入的傳統(tǒng)測(cè)控儀表組成具有數(shù)字技術(shù)和通信能力的控制框 架。目前，國內(nèi)外的現(xiàn)場(chǎng)總線有60多種，由于商業(yè)利益，導(dǎo)致了近年來制訂現(xiàn)場(chǎng)總線國家 標(biāo)準(zhǔn)大戰(zhàn)，在市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展需要統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)的呼聲下，國際電工委員會(huì)修改后的 IEC61158. 3~6標(biāo)準(zhǔn)最終于2000年1月4日獲得通過。但目前國內(nèi)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng) 用還比較遲緩，一是期待單一的現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)的確立，但客觀事實(shí)是IEC通過了 8種總 線標(biāo)準(zhǔn)，估計(jì)在短時(shí)間內(nèi)難W改變；二是現(xiàn)場(chǎng)總線在系統(tǒng)集成上存在困難，條件還不成熟， 此外還存在總線產(chǎn)品互操作的認(rèn)定和可靠性方面的問題。
[0006] 現(xiàn)有的聚駿酸減水劑生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)中，如何達(dá)到調(diào)節(jié)器與現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)儀表一起實(shí) 現(xiàn)自主調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)控制的徹底分散，是調(diào)節(jié)更加及時(shí)，去除過多的人工生產(chǎn)參與，提高 生產(chǎn)產(chǎn)品精度不高，并提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性都是存在的客觀問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 聚駿酸減水劑自動(dòng)化生產(chǎn)線智能控制器采用主流的ARM內(nèi)核控制巧片作為主要 的控制器核屯、，利用MODBus現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)RS485/MODBUS總線網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)組網(wǎng)。通過 控制器功能模塊的滴加，開關(guān)和反饋，W及串口或CAN總線通信方式，配合加入CPU的數(shù)字 儀表等，從硬件上解決聚駿酸減水劑自動(dòng)化生產(chǎn)線上的智能化控制。燒制加入了模塊化軟 件編程思想和PID、智能加料算法的軟件，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)檢測(cè)，提高產(chǎn)品精度，智能調(diào)節(jié)和智能 滴加加料的功能。
[000引本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種聚駿酸減水劑自動(dòng)化生產(chǎn)線智能控制器，該控制器 包括硬件部分和軟件部分；具體而言硬件部分包括兩路通信、一組開關(guān)量輸入、一組開關(guān)量 輸出、一組模擬量值A(chǔ)C)輸出，并且在當(dāng)前硬件基礎(chǔ)上形成了對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序、軟件開發(fā)平 臺(tái)?？刂破骶唧w由主處理器核屯、區(qū)、開關(guān)量輸入輸出模塊、模擬量輸出值A(chǔ)C)模塊、第一串 口通信模塊（CAN或RS232)、第二串口通信模塊巧S485)構(gòu)成。在當(dāng)前的應(yīng)用中，在開關(guān)量 輸入和開關(guān)量輸出之間建立了反饋關(guān)系。在模擬量值/A)輸出和第二串口通訊之間建立了 調(diào)節(jié)關(guān)系。在第一串口和第二串口之間建立了數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系。開關(guān)量輸入輸出接口分別連 接相應(yīng)開關(guān)閥口的輸入和狀態(tài)反饋端。第一串口通信接口與上位機(jī)進(jìn)行連接，完成指令接 收、檢測(cè)等通信功能。第二串口通信接口與各種傳感器相連，由處理器來處理接收到的傳感 器數(shù)據(jù)。模擬量輸出端口與滴加閥口連接，用于調(diào)節(jié)閥口開度，控制滴加流速。
[0009] 此外，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)干擾因素多，在聚駿酸減水劑工廠環(huán)境也不例外，存在各種干擾 源，需要有效措施來降低它們對(duì)信號(hào)的干擾，保證信號(hào)準(zhǔn)確可靠的傳輸。處理器輸入輸出的 信號(hào)通過高速光禪和磁禪隔離措施，與各功能模塊連接，使處理器輸出或接收幾個(gè)模塊的 信號(hào)，進(jìn)行相互穩(wěn)定的通信，起到抗干擾保護(hù)作用。
[0010] 軟件部分要控制的設(shè)備對(duì)象進(jìn)行抽象整合，通過C語言利用結(jié)構(gòu)體，把設(shè)備對(duì)象 抽象化程序上的結(jié)構(gòu)體，達(dá)到封裝設(shè)備對(duì)象的相關(guān)數(shù)據(jù)。通過C語言函數(shù)模塊化，把設(shè)備對(duì) 象的操作動(dòng)作進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，最后在工程結(jié)構(gòu)里面整合在一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備源文件中，實(shí)現(xiàn) 設(shè)備的數(shù)據(jù)和動(dòng)作成為一體，明確設(shè)備的功能和控制方式，形成一個(gè)功能單元。例如：計(jì)量 罐設(shè)備的抽象，規(guī)定了計(jì)量罐數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包含它的相關(guān)數(shù)據(jù)，如質(zhì)量。對(duì)它的附屬動(dòng)作使用 函數(shù)實(shí)現(xiàn)，包括定量加量、定速滴加、定量出料，形成一個(gè)整體上的滴加單元。
[0011] 在軟件設(shè)備整合抽象化各個(gè)功能單元后，進(jìn)行軟件整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，借助硬件上， 外設(shè)都有自己的數(shù)據(jù)寄存器，在軟件結(jié)構(gòu)中設(shè)置一個(gè)大的緩沖區(qū)，把緩沖區(qū)分成幾個(gè)空間 區(qū)域，分別分配給功能單元，使該些區(qū)域成為功能單元的數(shù)據(jù)寄存器，保存功能單元的數(shù) 據(jù)，功能單元可W通過功能函數(shù)直接讀取屬于自己的數(shù)據(jù)區(qū)域。如同功能單元擁有自己的 數(shù)據(jù)寄存器一樣。
[0012] 在軟件功能單元中，滴加單元采用PID算法進(jìn)行流量控制，根據(jù)PI控制公式， = + 控制滴加閥的開度（因?yàn)榈渭娱y開度越大，速度越大，質(zhì)量變化 越大），達(dá)到控制流速的目標(biāo)。
[0013] P和I系數(shù)都是通過多次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的調(diào)整值。I調(diào)節(jié)質(zhì)量誤差，滴加開始前，通過 獲取上位機(jī)里面用戶輸入的速度值和滴加時(shí)間，控制器計(jì)算出需要滴加的質(zhì)量，使用傳感 器傳輸?shù)漠?dāng)前反應(yīng)蓋質(zhì)量減輕滴加質(zhì)量，算出理想的滴加后質(zhì)量，滴加完成后，讀取傳感器 的質(zhì)量數(shù)據(jù)，減去理想的滴加質(zhì)量得到的差再乘于調(diào)節(jié)系數(shù)I進(jìn)行質(zhì)量調(diào)節(jié)。p調(diào)節(jié)速度誤 差，滴加時(shí)記錄滴加前后系統(tǒng)時(shí)間，使用滴加過程前后質(zhì)量差除W該段時(shí)間得出當(dāng)前速度， 用戶輸入速度和當(dāng)前速度的差乘于P進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，最后加上當(dāng)前的調(diào)節(jié)閥開度得出最后 的調(diào)節(jié)閥開度，達(dá)到調(diào)節(jié)滴加流速目的。
[0014] 軟件的該種模塊化編程還可W進(jìn)行模塊的擴(kuò)展，只有硬件滿足要求，需求增多