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原创投稿
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贝加莱温度控制在模切烫金机上的应用
李志合
一、设备介绍
我司在老一代模切烫金机上的加热控制系统使用的是温控仪表的方式来进行控制。在设备控制中，加热控制和设备控制是彼此分开的，设备操作界面上也不能直观显示控制的温度。在操作和运行上来说，加热系统需要分开单独对其调试，存在诸多不方便之处，大型的设备需要进行多温区的控制扩展，操作显得就更加复杂和不便。
贝加莱的控制加热系统，和设备控制集成于一体，温度控制的相关信息能直接显示在人机界面上，控制和调节直观方便，大型设备的多温区扩展时方便灵活，而软件控制包的简单的参数修改就能实现几十路的温区控制。贝加莱的温度加热控制系统具备实施方便，控制精度高，扩展灵活等特点。通过贝加莱产品实现快速加热，精准的温度控制。我们通过以下方案实现了即“快速”又“精准”的温度控制，保证了烫金工艺的优良呈现。
二、硬件部分
- CPU：5PPC2100
- 温度测量模块：X20AT4222
- 温度测量元件：PT100
- 加热管控制件：固态继电器
- 加热元件：电加热管
温度测量模块连接PT100，实时反馈加热元件的实际温度。控制系统根据温度反馈值控制PLC 输出点进行PWM 占空比输出，通过固态继电器控制加热管进行电加热。如果存在多路控制，控制方面只需要增加温度检测模块进行扩展就可以了。
三、软件部分
在程序中参与温度控制的主要分为三个功能块：温度整定功能块LCRTempTune，温度PID 控制功能块LCRTempPID，以及脉冲输出功能块LCRPWM。
LCRTempPID 和LCRTempTune（后面简称PID 和Tune）共用同一个PID 参数变量。当Tune 整定完后，整定出的PID 参数会自动写入到pSetting 所连接的变量中。同时，这个变量也会连接在PID 的pSetting 输入接口上。这样，Tune 整定得到的参数，就可以直接给PID 使用了。
Setting 参数中分为4 个部分：PIDpara（PID 参数）、TuneSet（Tune 设置）、PIDSet（PID 设置）和Internal（内部参数）。PID 和Tune 对这些参数的访问权限是不同的，见下图，绿色表示只读，红色表示可读可写。
LCRTempTune 功能块：
输入：
- Enable：功能块使能开关
- Start：整定开始
- Temp_set：整定温度设定
- Temp：实际温度
- okToHeat：可以开始加热（用于多温区同步加热）
- okToFree：可以开始自冷却（用于多温区同步加热）
- okToFreeEnd：自冷却结束
- pSettings：设定加热参数
输出：
- y_heat：控制加热占空比[%]
- Done：整定完成
整定完成后将PID 参数传递给温度PID 调节功能块LCRTempPID()
此功能块会根据之前得到的PID 参数和设定温度、实际温度进行闭环控制，最终输出一个加热脉冲的占空比。
输入：
- Enable：功能块使能开关
- Temp_set：加热温度设定
- Temp：实际温度反馈值
- Mode：控制方式（手动或自动）
- pSettings：设定加热参数
输出：
- y_heat：控制加热占空比[%]
LCRPWM 功能块
该功能块实现一个脉冲宽度和脉冲频率的调整，它将模拟输入信号（受min_value 和max_value 的限制）转换为数字脉冲输出信号。
输入：
- Enable：功能块使能开关
- X：输入的脉冲使能宽度[REAL]
输出：
- Pulse：脉冲[BOOL]
将PID 输出的y_heat 值，作为该功能块的输入值，在加热初始阶段，以最大脉宽时间100%加热，随着PT100 反馈的实际温度越来越接近设定温度，占空比逐渐减小，脉冲宽度也会逐渐减小，从而实现快速加热，同时又能保证温度值的准确。
贝加莱温控库中还有注塑机软件模型，我们通过软件可以很方便搭建温控加热控制系统的软件构架，控制注塑机软件模型，学习贝加莱PID 加热温度控制流程。贝加莱的温度控制系统，它集成有加热和冷却双向控制，多温区同步加热控制，控制精度高等特点，非常适合对温度控制较为苛刻的场合应用。基于贝加莱温度控制系统表现诸多优点，我公司使用贝加莱对烫金机原有仪表加热系统进行了改造，温控参数和人机界面实现了统一呈现，参数调整操作更加简单方便，得到了终端客户的认可。
END
