宇电AI-7048D5在玻璃非球面成型机上的应用———宇电AI-7048D5在

关键词：AI温度控制器、玻璃非球面成型机、基恩士PLC、触模屏
   一、概述
  非球面光学零件是一种非常重要的光学零件，它可以获得球面光学零件无可比拟的良好的成像质量，在光学系统中能够很好的矫正多种像差，改善成像质量，提高系统鉴别能力，它能以一个或几个非球面零件代替多个球面零件，从而简化仪器结构，降低成本并有效的减轻仪器重量。如在摄影镜头和取景器、电视摄像管、变焦镜头、电影放影镜头、卫星红外望远镜、录像机镜头、录像和录音光盘读出头、条形码读出头、光纤通信的光纤接头、医疗仪器等中。玻璃非球面从折射、透光性、耐高温等性能方面讲都要比塑料非球面高得多，目前玻璃非球面技术在中国大陆来讲几乎是空白目前加工比较成功的公司有：台湾亚光、美国柯达、莱特巴斯、荷兰菲利浦、日本奥林巴斯、HOYA、松下等，从目前光学企业发展方向来看，在不久以后玻璃非球面必将顶替塑料非球面。现在各大数码相机公司在发布产品时都会强调产品中包含几枚玻璃非球面，这不仅体现相机性能优秀，还体现了一个公司的实力。
  
  二、设备
  目前玻璃非球面成型主要有等温、异温成型两种，所谓等温：就是将玻璃毛胚放入模具，通过多模具的加热加压，使玻璃软化，使玻璃毛胚变成模具的形状，再冷却模具，将产品取出；所谓异温成型：就是将玻璃毛胚在进入模具前加热，使其软化，再送入成型环境，通过模具加压，使玻璃毛胚成为模具的形状，再通过冷却后取出(注意异温成型模具一直都保持一个温度不变）。简单的讲等温成型就是将模具和毛胚同时加热和冷却，同时取出；异温成型就是将毛胚单独加热后成型单独冷却和取出，模具的温度是保持不变的。等温成型的设备是靠PLC控制电磁阀带动气缸工作和控制温度及其他模块进行工作。工作时，温度的控制是极其重要的。
  
  
  
  
  三、系统结构及要求
     1、仪表的测量精度为0.02级
     2、仪表支持4路热电偶输入；
     2、仪表通讯时带上下限报警提示；
     3、仪表输出4路触发固态继电器SSR；
     4、导轨式安装，4路PID调节；
     5、带RS-485通讯；
  
  
  
  
  四、仪表的选型及功能；
      根据系统的要求我们选用了AI-7048D5导轨式安装仪表。AI-7048型4路温度控制器采用热电偶输入，SSR固态继电器电压输出，各通道可以有不同的输入规格，即可以独立使用，也可以与计算机或可编程控制器PLC联机使用。本仪表可任选24VDC/AC输入或100~240VAC电源电压，并通过ISO9001质量认证，可靠性高且符合EMC电磁兼容标准；其电源及全部I/O端子均通过了4KV的群脉冲（EFT）抗干扰测试，能在强干扰环境下可靠工作，应用了宇电公司新一代技术，使多路输入达到与单路测量相当的精度与抗干扰能力。仪表主要功能如下：
  ● 最多可支持4路可编程测量输入回路，支持K、S、E、J、B、N、T、WRe5-WRe26等多种规格热电偶输入，自动冷端补偿，也可以输入mV线性信号，并可以自由进行刻度定义。输入数字校正，各输入回路均具备数字滤波，且滤波强度可以独立调整或取消滤波。
  ● 使用高性能的元器件，大大降低温度漂移并使得4个通道之间相互干扰降低，使多路测量在精度及抗干扰性能上也达到了与单路测量仪表相当的水准。
  ● 可支持D5/E5型DIN导轨外型或盘装仪表外形尺寸，导轨型可连接E8型手持显示器进行显示编程。
  ● 除D5型仪表外，每个回路都具备独立的上、下限或偏差报警功能，并且其报警输出位置（AL1或AL2）可以编程指定。不同输入回路的上限或下限报警信号即可编程为从同一报警通道输出，也可从不同的通道输出。
  ● 具有12个现场参数设置，用户可以按自己的使用习惯“定做”仪表。
    ● 具备先进的与计算机通讯功能，同常用AI-708人工智能调节器/温度控制器通讯协议完全兼容，1台AI-7048在通讯时可等同4台独立的测量及控制仪表。
  仪表的调节功能采用先进的AI人工智能PID调节算法，AI人工智能调节算法是采用模糊规则进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法进行调节，以消除PID饱和积分现象，当误差小时，采用改时的PID算法进行调节，关能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。具有无超调、高精度、参数确定简单、对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。
  
  五、仪表参数含义及设定
  BAud:通讯波特率，可定义的范围是300~19200bit/s，一般设定为9600bit/s
  Addr：通讯地址，定义仪表的通讯地址，有效范围是0~80，在同一条通讯线路上的仪表应分别设置一个不同的ADDR值以便相互区别。
  SP1-4；分别表示1~4通道的给定值。
  AT1-4；自整定开关，0为自整定处于关闭状态，1启动PID及CTL参数自整定功能，自整定结束后自动会返回0。
  INP1-4；输入规格，分别定义1~4个通道的输入规格。
  DPT1~4；小数点位置，分别用于选择1~4个通道的小数点位置及分辨率，对于线性输入时，DIP=0、1、2、3对应0、0.0、0.00、0.000的显示方式，通讯时先读取DPT在相应的对测量值处理。若采用的是热电偶或热电阻输入时DIP只对显示有作用，设置为0时温度显示分辨率为1度，DIP=1时温度显示分辨率为0.1度，仪表内部分辨率始终是0.1。、
  SCL；输入信号刻度下限，定义线性输入时的刻度下限。
  SCH：输入信号刻度上限，定义线性输入时的刻度上限。
  SCB1-4；输入平移修正，SC参数通常用于对热电偶进行平移修正，以补偿传感器或输入信号本身的误差，或修正仪表冷端补偿误差。一般设置为0。
  FIL1-4；数据滤波强度，DL用于设置数字滤波的强度，0没有任何滤波，1只
  取中间值滤波。DL越大，测量值越稳定，但响应越慢。
  P1-4；比例带，定义APID及PID调节的比例带，单位与PV值相同，一般由仪表自整定自动写入。
  I1-4；积分时间，定义PID调节的积分时间，单位是秒，I=0时取法积分作用，一般由仪表自整定自动写入。
  D1-4；微分时间，定义PID调节的微分时间，单位是0.1秒，D=0时取消微分作用，一般由仪表自整定自动写入。
  H.AL1-4；上限绝对值报警值，分别表示1~4个测量通道的上限报警值。
  L.AL1-4；下限绝对值报警值，分别表示1~4个测量通道的下限报警值。
  HYS1-4；回差，为避免因测量输入值波动而导致报警频繁动作，同时也避免自整定AT的位式调节由于测量值受干扰导致误动作致始自整定出错误的PID参数。该参数也叫不灵敏区，死区，滞环等。
  AOP1-4；报警输出位置定义参数，AOP用于定义H.AL和L.AL报警功能的输出位置，仅E5型仪表支持。
  CN；测量路线，参数CN个位数表示仪表的实际使用测量路数，AI-7048可设置为1~4。
  NONC；常开常闭选择，安装单路报警继电器可同时具备常开+常闭输出，但安装双路模块只有常开输出，可通过NONC参数将常开输出定义为常闭输出。仅E5仪表输出。
  
  六、触摸屏与AI-7048及PLC
  触摸屏是触摸式工业图形显示器的简称，它是一种连接人类和机器（主要是PLC）的人机界面（国外称为HMI），被称为PLC的脸面。它是替代传统控制面板和键盘的智能化操作显示器。可用于参数设置和数据显示。以曲线，动画等形式描绘自动化控制过程，并可简化PLC的控制程序。
    触摸屏的主要作用是：监视和控制。
  监视-以数据，曲线，图形，动画等各种形式来反映PLC内部位状态,存储器数值，从而直观反映工业控制系统的流程，走向。
  控制-可以通过触摸屏操作改变PLC内部位状态，存储器数值，从而参与过程控制。
      威纶通触摸屏MT6070i 400MHz CPU，128MB 内存；16:9 宽屏，7 寸，65536 色TFT LCD，分辨率800x480；3个COM端口，1个USB2.0接口，1个USB1.1接口，内有宇电AIBUS协议驱动及基恩士PLC驱动，且支持三个异步串口通讯，在组态工程的过程中，新增的设备在设置串口时要根据对方的通讯协议规定的数据格式来设定，宇电AI系列的数据格式为，波特率9600，停止位1或2，数据位8位，无奇偶校验位。基恩士PLC数据格式为波特率9600，数据位8，奇偶校验为偶校验，停止位1。其余用软件中默认设置就可以了。
      在组态时，把宇电AI仪表最主要的值采集到触摸屏里面，如果只有一个通道可以把全部的值都采集上来显示，但如果连接的通道多只要把测量值，给定值，报警状态，及一些报警参数。在触摸屏上，得把每个通道的通讯状态给采集到屏上用状态位来显示，为1时代表通讯故障，为0时代表通讯正常。由于采集到的数据都是整数位，报警状态要为布尔类型，在这则要用到软件在的定时资料传输的功能，转换成触摸屏内部的寄存器，读取每个位来判断仪表是否产生报警。
  有一些特殊的功能也可以在触摸屏上实现，如仪表的启动与停止的功能，因为AI-7048D5仪表通过常规的办法无法做到启动与停止工作，用手持式面板来打操作费时又费力，而在软件上则容易得多。只要把输出上限OPH改为0仪表就停止工作。一台非球面成型机要用到3个AI-7048D5的仪表，每一台AI-7048D5四个通道占用4个地址，每个通道的地址不可重复，否则无法通讯。
  报警状态位也可以通过屏内自动赋值给PLC，来实现一些动作。
  
  七、系统调试
   AI系列调节仪表具备参数自整定功能：AI人工智能调节方式初次使用时，要启动自整定功能来协助确定P\I\D等控制参数。初次启动自整定时，可将仪表切换到显示状态下，按小于键并保持约2秒钟，此时仪表中CTRL参数改为1，表明仪表已进入自整定状态。自整定时，仪表执行位式调节，经2~3次振荡后，仪表内部微处理器根据位式控制产生的振荡，分析其周期、幅度及波型来自动计算出P、I、D等控制参数。如果在自整定过程中要提前放弃自整定，可再按小于键并保持约2秒钟，使仪表参数CTRL为0。视不同系统，自整定需要的时间可从数秒至数小时不等。仪表在自整定成功结束后，会将参数CtrL设置0，系统在不同给定值下整定得出的参数值不完全相同，执行自整定功能前，应先将给定值设置在最常用值或是中间值上，如果系统是保温性能好的电炉，给定值应设置在系统使用的最大值上，再执行启动自整定的操作功能。参数CtI（控制周期）及HYS（回差）的设置，对自整定过程也有影响，一般来说，这2个参数的设定值越小，理论上自整定参数准确度越高。但HYS值如果过小，则仪表可能因输入波动而在给定值附近引起位式调节的误动作，这样反而可能整定出彻底错误的参数。推荐CtI=0-2，HYS=2.0。此外，基于需要学习的原因，自整定结束后初次使用，控制效果可能不是最佳，需要使用一段时间（一般与自整定需要的时间相同）后方可获得最佳效果。
  AI仪表的自整定功能具备较高的准确度，可满足超过90%用户的使用要求，但由于自动控制对象的复杂性，对于一些特殊应用场合，自整定出的参数可能并不是最佳值，所以也可能需要人工调整的P、I、D参数。
  调试完温度后，可着手调试各个动作的衔接是否正常，让仪表产生报警调试各个保护功能是否正常，如果不能实现要求，问题都是出在了PLC的程序里，对PLC程序可单步调试，然后在单周期手动调试，确认没问题后可直接打到自动状态，调试完成。
  
  八、结速语
     宇电AI-7048D5型四路PID温度控制器，是国内首个导轨安装型多路高精度温度控制器，与主要进口同类产品相比，其宽度仅为进口产品的1/2，精度更高，功能更强，且每通道价格比进口仪表便宜60%，产品具备国际领先水平。在球面镜行业应用广泛，性价比高。