关键词：4路PID调节器、D5系列控制模块、无纸记录仪（HMI人机界面）
一、概述：
为适应在同一台设备中有多温区控制分低、中、高温或安装位置窄小或分离式控制与显示安装。
宇电全新研发的4路PID温度调节工控D5模块，及AI-3013D5；AI-3011D5开关量模块可安装在DIN导轨上，每个模块安装宽度仅为22.5mm，是目前全球同类产品中安装宽度最小的；且在22.5mm宽度内。该产品既可通过与计算机通讯来实现对仪表的各项操作及参数显示，也可采用1394连线外接宇电E8型专用显示器设置仪表内部全部参数，操作更灵活方便。此产品与宇电公司V7.X版本AI系列盘装仪表及E5系列导轨安装仪表使用及兼容，内建RS485通讯接口，采用AIBUS通讯协议，相同波特率下比MODBUS快3-5倍。
D5系列工控模块不仅可以通过RS485通讯接口与计算机或触摸屏连接组建测控系统；也可以与DCS、PLC配套使用，作为PLC的扩充温控系统（无论从性价比还是专业性角度来看，都超过PLC的模拟量控制功能），操作人员直接通过中文显示的触摸屏进行操作，比操作仪表和记录仪更直观简便。这样的系统不仅具备计算机的记录与联网功能，而且操作又不像台式计算机那样脆弱、复杂和不能在现场应用的缺陷，它可以像仪表一样运用于现场，且操作简单方便。此系列工控模块的推出，为测控系统提供了一个操作简便、专业性强、性价比高的完美可靠的解决方案。图1
AI-7048型4路PID温度控制器，能测量及控制4路温度。采用热电偶输入，SSR固态继电器电压输出，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。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。该仪表均采用高性能元器件，大大降低了温度漂移，并使4个通道之间相互干扰降低，从而使多路测量在精度及抗干扰性能方面也达到了与单路测量仪表相当的水准。每个回路都具备独立的上、下限报警功能，并且其报警输出位置可以编程指定。不同输入回路的上限或下限报警信号既可编程为同一报警通道输出，也可从不同的通道输出。
AI-7048可任选24VDC/AC输入或100-240VAC电源电压，电源和全部I/O端子均通过4KV的群脉冲（EFT）抗干扰测试，能在强干扰环境下可靠工作。其不仅具有12个现场参数设置，用户可以按自己的使用习惯“定做”仪表；同时还具备先进的与计算机通讯功能，与常用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台独立的测量仪表。该仪表将以功能强大、可靠性高、体积小巧，操作快捷，使用方便等优势。
同时推出AI-3013D5：8点继电器开关量输出模块， AI-3011D5：10点开关量输入模块，带RS485通讯接口。用于计算机控制系统、无纸记录仪、触摸屏中作为开关量输入/输出。 开关量输入除可输入开关状态外，还可“捕获”4路断开至接通的跳变，以适应按钮开关的输入。
D5系列产品在推出近3年的使用过程中深受工控领域客户的亲睐。
二、应用场合：
1．【热熔胶设备】主要产品有热流导机、热熔胶机，喷胶机，上胶机，涂布机，热熔胶涂布机，热熔胶喷胶机，滚胶机，点胶机，热熔胶设备，热熔胶滚胶机，热熔胶喷涂机、涂布复合机，复合上胶机，胶带网状上胶作业控制胶桶上、中、下多温区控制，等喷胶设备，涂胶温度控制200℃左右，灵活用于等量涂布上胶或作胶膜转贴加工。产品广泛用于生产各种胶粘制品，标签纸、镭射纸、包装彩芸纸、塑料发泡基料、布织品、一次性妇幼用品、鞋材、包装等各种行业。
2．【管道多焊口热处理设备】一般有4、6、8路控温点
3． 化纤厂【涤纶拉丝假捻机台】有45个加热缸， 控制长丝拉升软化温度。配合触摸屏控制。
4．控制系统设计时：动作控制用PLC；温度控制用AI-7048型，可同时用触摸屏来显示控制。
5．手持显示器可应用于导轨表在脱离计算机时，在现场调试，在巡回检查导轨表应用。
6．由于AI-7048是导轨安装，分散安装更方便更快捷组建AIFCS总线型监控系统。
三、应用案例：热溶胶机的行业应用
该热溶胶机广泛应用在：热溶胶机图2
1、妇幼卫生用品应用：所有的妇女卫生巾，婴儿、成人尿裤尿片，及医用床垫，离不开热熔胶涂布系统的协助，完成生产程序。
2、织物复合应用：主要应用于服装、鞋帽的生产。该技术的应用使服装具有挺括、丰满的外观质量，还有着洗后自然平整，不经熨烫便可穿用的特点。使鞋帽轻盈透气，保型性好，穿着舒适，减少鞋臭的优点。
3、汽车工业的应用：车灯的组装，汽车内饰件的组合，车顶、地毯的涂装贴合，也离不开热熔胶涂布设备的协助。
4、产品的涂布与复合：不干胶带、封箱胶带、医用胶带的生产，地毯、过滤器材料，医用隔离服的复合应用。
5、医用产品应用：创可贴、自粘敷料、医用隔离服的生产也离不开热熔胶涂布设备的身影。
6、包装应用：目前饮料、方便面、香烟、啤酒、医药等包装封箱，大多通过热熔胶喷胶系统配合封箱机来完成包装程序。具有封箱胶带不可比拟的快捷性与环保性。
7、家具的应用：纤维板、刨花板、锯末板大量的应用在家具行业，使热熔胶在家具行业中找到用武之地。为了使这些材料增加美感，这些板材的边沿部位，必须使用热熔胶封边封面材料粘接起来，使之酷似实木家具。
四、热溶胶机应用要求：
1、要求采用HMI人机介面；设置12路控制数据具有：【顺序加热控制】；【控制 / 待机】温度控制；设立控制与待机2个SV【手动 / 自动】按钮切换；独立的【开关启停】控制；
2、采用模糊控制算法，密码操作管理系统（防止非授权人员改变设定值）上限，上偏差、短路、开路报警）；
3、【数据】全屏显示通道；显示单点【实时曲线】，实现参数设置、【棒图】【实时多区温度PV曲线显示】【历史多区温度PV曲线显示】；数据曲线查询：设置时间：年/月/日/时/分/秒，即刻要求画出历史趋势曲线；显示数据报表；报警报表；
4、要求采用HMI人机介面的软PLC 功能，触摸按钮设置控制系统的定时开关，即可根据工人上下班时间设置机器自动运行、关闭；
五、控制设备的开发设计方案：系统控制流程
1、温度控制热溶胶机12个温区；24小时无人值班自动控制；系统图3
2、软硬件设备配置AI－2057C无纸记录仪（HMI人机界面）、AI－7048D5型4路PID控制模块、AI-3013D5开关量控制模块；
六、无纸记录仪（HMI人机界面）控制功能：
1、定时开关量输出：
定时开关机功能为自动控制机台主机的电源定时【合闸 / 断开】控制：主电源【合闸 / 断开时间设定】
例：每天早晨7：00闭合主电源交流接触器，下午 6：00断开主电源交流接触器；时间可任意设定（开关量输出模块3013接点D0）；
2、顺序加热控制：
设定：按【顺序加热】为1# 仪表开始加热到控制温度（180℃）同时计算加热到170℃时，与控制目标180℃，差10℃时（170℃），之后立即启动其他的回路加热（温差范围可设定）；即给其他仪表下传给定值＋180℃在仪表的SV窗口显示【180】℃；（ 设置SV值0℃停止，设置＋180℃加热）
3、就绪功能控制：
设定：就绪功能为所有的加热回路加热到设定温度（180℃）后，【倒计时结束】5～60分钟（时间设定）后驱动一个逻辑输出点动作，（开关量输出模块3013接点D1）；
4、每一路温控可单独设置：控制温度（SV）；待机温度、（SV）；超温温度；
1）设定：独立的开关启停给定值 （设置SV值180或0 ） 作为【开启 / 停止】参数；
2）设定：控制、待机温度控制：在设置界面上按下【控制 / 待机】按钮系统以一个较低的温度运行例：控制温度为180℃、待机温度为100℃；
当工人中午下班时按下【 / 待机】按钮系统以100℃运行，上班再次按下【控制 / 】按钮时又以180℃运行，此为手动控制模式（注：设立控制与待机2个SV设定窗口；设有【手动 / 自动】按钮切换；
3）设定：用时钟来实现自动控制，如：在中午12：00下班时自动待机【 / 待机】温度自动控制在100℃；1：30又自动回到【控制 / 】温度控制在180℃，（ 时间可设置，24小时轮回 ）；
七、保护功能
1、设定：传感器开路、短路数据（274℃ / 900℃）、短路（－208℃）、；在报警时人机显示故障名称：【传感器开路 / 短路】,并驱动一个逻辑输出点动作：（开关量输出模块3013接点D3）；
2、设定：超温报警数据：当测量温度大于控制温度加上超温温度时输出报警信号；在人机上软件上增加偏差报警功能；当产生【偏差报警】【超温报警】值，（开关量输出模块3013接点D2）；
八、设备调试
1、控制系统型号：AI-7048D5型4路PID控制器；AI-3013D5开关量输出模块；AI-2057C无纸记录仪（HMI人机介面）
2、参数设置：AI-7048D5型4路PID控制器；图表4
3、自整定：由于热溶胶机带负载功率大小不一，设置界面具有自整定功能按钮；自整定实现0与1的关系；对于熟悉的系统可直接输入已知正确的P、I、D、CtI，无需启动自整定（AT）功能。
自整定是让温控器执行ON/OFF（位式）控制，经2－3次振荡周期后仪表内部微处理器根据位式控制产生的震荡，分析其周期、幅度及波形来自动计算出P、I、d等控制参数。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。设置参数dF（回差）的设置。
每个通道可独立自整定，整定出各个温区的温度。
九、无纸记录仪（HMI人机界面）的功能应用
采用AI-2057C/G型触摸数字无纸记录仪，配置标准CF卡数据存储模块；采用智能化、模块化和网络化的无纸记录仪，在无纸记录仪可保存15条升降温程序配方在中。与宇电AI系列产品进行灵活的配合应用，实现多通道数字、曲线全屏显示，数据存储的功能；操作人性化；每通道数据刷新时间50毫秒；选配储存卡槽采用外插拔标配1G的电子硬盘，可扩展CF卡1～4G存储记录空间；数据保存按先进先出的原则；数据通过读卡器在PC上直接打开，串口备份至计算机上，用Excel电子表格打开CSV格式的数据文件；
系统架构采用上位机＋下位机的结构，下位机为AI系列仪表，输入及输出规格极为丰富，可任选单路或多路显示报警仪、智能调节器、手操器、流量积算仪或开关量输入输出模块；系统若发生变化，亦可随时变更、增加或减少记录通道；每台记录仪可选择4、6、8、12、16、32通道类型软件；自由编辑选择AI通道硬件型号；可写入设备位号如：TIC-101； 设有屏保功能防止误操作，操作使用15分钟后重新输入密码111。
无纸记录仪通电后显示【宇电标记】；触摸点【开始】出现菜单栏；选【记录设置】设置数据报表存储要求；选【数据】全屏显示各通道；选【实时曲线】显示单台曲线，实现参数设置、升降程序配方设置、查看程序曲线、程序控制、手/自动切换，手动输出量的设定；选【棒图】【实时多条PV】【历史曲线】选【流程图】触摸按钮控制电机启停（连接AI-3013D5型8点继电器模块）；查询数据选【报表】【报警】；点击：【数据画面】【棒图画面】【流程图仪表数据】【实时多曲线画面】【历史多曲线画面】的数据框快捷返回单台仪表的【实时曲线画面】通道。可前页与后页翻页。相同页面按【前页】【后页】【自动/手动】循环自动翻页。
用多曲线的形式来直观的显示CF卡记录中的数据，显示该时间段内相关通道间被测量的变化关系。按通道顺序排列1、2、3、4固定组合在一起的通道组合，对于需要比较关键参数通道可将仪表地址编排在同一组显示趋势曲线，这样就更好的进行比较分析工艺参数的对象变化。点击【数据框】返回【实时画面】通道。点击【S】可选择启用单条或4条曲线显示趋势变化；查询历史数据设置起始时间及时间跨度；设置数据范围使曲线显示在图表中央，不同的数据范围启用单条查询。历史画面的功能画面右下角 点击【S】查询，触摸屏显示是当前的起始时间，改倒退起始时间：年/月/日/时/分/秒；修改时间跨度：时/分/秒设置；点击【确认】按钮，系统即刻显示历史曲线、数据报表；报警报表。
在数据记录仪中，即可以根据客户的实际需要，设置数据的采样时间，存储间隔以及是否保存记录，是否立即保存数据到CF卡等功能，来满足不同的需求。（1）采样时间默认为6秒，用户可以设定的范围是：6秒～3600秒；（2）内存转CF卡存储间隔默认为60分钟，用户可以设定的范围是：60分～300分；（3）如果用户需要马上取走在记录仪内存中存储的数据，可以点击“立即保存”的按钮，这样已采集数据就马上存储到CF中了。
数据记录是采用的外插CF卡来保存数据；标配1G的电子硬盘。可扩展CF卡1～4G存储记录空间；数据可通过读卡器在PC上直接打开，也可通过串口备份至上位控制计算机。CF卡内：【AL】数据包是报警报表；【DL】数据包是数据报表；按年/月/日/小时来保存数据源文件。
CF卡保存数据的数据报警报表可应用PC图形阅读软件及采用Excel电子表格打开CSV格式的数据文件，或用微型打印机把报表打印出来。
保存数据计算AI-2057G/C型AI-2080C触摸式智能化数字彩色无纸记录仪：支持多达4G byte的CF卡存储功能。以1G的CF卡为例，记录周期默认为每6秒钟；各通道类型的无纸记录仪可存储的天数为： （1） 4通道：约1400天（2） 6通道：约1100天（3） 8通道：约900天（4） 12通道：约650天（5） 16通道：约500天（6） 32通道：约250天。数据保存按先进先出的原则。
记录的数据可采用微型打印机打印：历史数据报表、历史曲线；可同时打印4条历史曲线：历史数据可每行同时打印5个数据。
记录的数据可采用计算机图形软件：图形软件是专为无纸记录仪开发的，一个可在个人计算机上运行的工具软件，其作用是用来将HMI屏上加密记录在CF卡上的数据集中管理，便于用户查询数据报表，查看历史曲线，并可以对其进行打印的功能。
十、结束语
该系统采用AI－7048D5型4路PID控制模块、AI-3013D5开关量控制模块、AI－2057C无纸记录仪（HMI人机界面）；应用灵活输入及输出规格极为丰富， 在流程图画面定制特殊功能，用生动形象的图形画面来描述现场生产工艺流程，是整个工业现场的缩影。它不仅仅是一个图画，有控制按钮与现场实时数据同时显示，从而使得操作员具有十分直观的远程控制。软件编辑还可实现软PLC开关量输出的功能，时钟的记时控制、开关量输出记数功能。在流程图中按钮是可用的；控制按钮连接AI-3013D5开关量8路继电器输出模块（软件已定制好），流程图中的开关按钮可控制4台电机启停；点击流程图中的数据框 【TIC-101】、【TIC-102】、【TIC-103】、【TIC-104】将回到该【实时画面】通道。根据客户要求可定制流程图或其他要求酌情处理。
应用 AI产品在为热熔胶机专用设备设计中实现了【顺序加热】、【倒计时结束】功能、就绪等功能。为节约电能还实现【控制 / 待机】按钮系统在中午以一个较低的温度运行。使设备实现自动控制在热溶胶机的行业能得到广泛的应用。