一种新型的漆包机设备计算机控制系统的设计

摘要

在我国加入WTO后，漆包线的大量需求使得我国漆包线生产业务蓬勃发展。作为一传统行业，其产值、利税和提供的大量就业岗位对经济发展仍有较大支持作用。但是漆包线生产过程中，存在电能消耗高，油漆挥发出的有机溶剂造成空气污染等现象。作为漆包线业务的上游行业，漆包机设备的在节能环保方面的科技创新以及技术革新的投入力度，将直接影响着下游漆包线生产能耗状况和单位产能对环境造成的污染程度。面对能源日趋紧张以及生态环境不断受到污染的局面，国家适时下达政策和鼓励措施，积极引导高能耗高污染行业向节能环保方向转变。在认真总结漆包线现场生产经验和烘炉改造实践摸索后，运行过程中耗能高、污染重的漆包机机械结构近几年得到了极大的优化改善。但与之配备的，作为漆包机电工设备控制核心的电气控制系统的却没有及时跟进，依旧普遍的采用结构简单、维护方便的常规仪表和继电器组合控制方式，此种分立式电气控制方式控制精度低不仅成为漆包机设备节能环保效果的进一步提升的制约因素，而且不能提供满意的漆包线生产工艺硬性指标。同时，由于它未提供信息交互接口，使得企业管理与生产现场信息隔绝，造成上层管理人员不能实时监控设备状态和生产结果，一线操作人员未能及时执行生产指令并反馈生产信息的局面。因此，设计一种控制稳定精确的、对能耗环保有积极贡献的、方便现代化企业管理的、新型的电气控制系统，具有重大的经济价值和应用前景。
　　 本文在探讨和对比了漆包机设备控制系统的国内外研究，分析漆包机电气控制系统的实际应用需求后，提出了一种基于单板机控制的新型漆包机控制设计方案。在现场运行监控方面，将6个监测点温度、40个收线状态、7个电机速度、1个电能计量信息以模块的方式，遵循MODBUS RTU协议和DLT645—1997等标准协议，对模块进行数据集中采集或者运行控制，该方式可保证采集数据的实时性和准确性，同时本设计实现了联动控制，当某监测点出现异常，根据设备运行机理，将会有产生连锁反应，或者控制相关电机速度，或者阀门开启度，使监测点状态更加迅速和有效的得到恢复。在温度控制方面，本设计摒弃了过去传统式PID控制方式，而采用鲁棒性、控制精准性、抗干扰能力更高的模糊PID控制方式，使得监测点温度控制得到极大改善。在企业远程管理方面，本系统将主控制器配置成简单的WEB服务器，采用在网络中被大量应用的浏览器/服务器(B/S)的程序设计模式，将现场数据嵌入到网页中传递给远程用户，在实现数据实时监控的同时节约大量的资源。在系统抗干扰能力方面，本系统从硬件、软件两个方面做了防护工作，确保系统运行时外界干扰和内部干扰影响降低到最小。
　　 本设计的系统已经安装在漆包机设备上，从系统现场稳定运行1个月的效果来看，电能消耗较之前同类规格的漆包线的单位时间内节省5％，监测点温度波动将温度波动范围从±10℃缩小为士3℃，基本上到达了设计目标。从现场操作人员反应，系统丰富友好的人机界面，使操作更简单。同时由于系统具有联动控制，解放了操作员工时不时盯着设备仪表和烘炉出口的观察工作，使他们有更多时间精力专注于工艺。因此总的来说，本系统有足够的能力在现场环境下稳定运行，并且在满足了漆包线工艺控制需求的同时达到了降低能耗效果。