宇電AI-808調節器和組態軟件在焦化廠燒結配料系統中的應用

摘要：敘述宇電AI-808調節器在新鋼焦化廠燒結配料系統中的應用。介紹系統的生產工藝流程、結構組成及過程控制的實現，該控制系統充分采用標準化、模塊化、系統化進行設計，配置靈活、組態方便，從而大大提高系統的可靠性及降低設備的生產成本，現場應用效果較好。
關鍵詞   AI-808 調節器  組態軟件 配料系統  過程控制  比例調節

1、概述
    隨著科學技術的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的生產配料裝置遠不能滿足當前高度自動化的需要。減輕勞動強度，保障生產的可靠性、安全性，降低生產成本，減少環境污染、提高產品的質量及經濟效益是企業生成所必須面臨的重大問題。
    電子皮帶配料系統是一種集散控制系統。它集自動控制技術、計量技術、新傳感器技術、計算機管理技術于一體的機電一體化產品；充分利用計算機技術對生產過程進行集中監視、管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統和集中控制系統的優點，采用標準化、模塊化、系統化設計，配置靈活、組態方便。

2、系統工藝過程及工作原理
2.1系統工藝過程
    系統主要對四種物料進行配比（如石灰石、煤炭、鐵合金、燒結料等），其中前三種物料各有兩個料倉，料倉中物料分別通過各自的圓盤給料機、并由電子配料皮帶秤計量后輸入1號輸送帶，再由1號輸送帶將混合料送入料倉。電子皮帶秤（自動將皮帶輸送機上流過的散裝物料進行連續累計的一種裝置）自動配料系統主要由以下幾部分組成：7臺儲料倉、7臺圓盤給料機、7臺自動皮帶輸送機（內嵌電子皮帶秤）、7臺現場操作盤、1臺儀表控制柜（內嵌電腦積算儀和AI-808智能調節器等）、1臺動力控制柜、1臺低壓開關柜、2臺變頻器柜、1臺工業控制微型計算機及組態軟件。其系統結構組成如圖1所示。(以新鋼焦化廠7臺配料秤為例)

圖1   系統結構簡圖
2、2系統工作原理
    系統運行時，下料控制主要是通過電子配料皮帶秤對圓盤給料機輸送的物料進行計量，由控制儀表接收稱重信號和速度信號，經處理后轉化為累計值和瞬時流量，并將累計值、瞬時流量信號由RS-485口傳送給工業控制機（上位機）、以4～20mA模擬電流信號傳送給宇電AI-808調節器，PID調節器將該信號與內部設定值進行比較運算后， 4～20mA的模擬信號送給變頻器，再由變頻器去調節圓盤給料機的轉速，當流量增大時，降低圓盤給料機的轉速，反之提高圓盤給料機的轉速，從而使得幾種物料的流量和階段累計量均保持在設定的范圍內，進而得到可靠的產品質量。
閉環控制系統結構框圖如圖2所示：

3、系統配置方案及其實施
3、1配置方案
3、1、1上位機單元
    上位機采用研華IPC-610工控機，采用組態軟件，256點。它能與電腦積算儀和AI-808智能調節器進行通訊：讀取數據，發送數據；并與PLC進行的通訊：讀取I/O狀態，發送I/O指令；具有報警、故障查詢及打印功能；組態畫面真實反映實時狀態；工程設定及配方輸入多樣，適應工況能力較強；軟件設有不同的訪問權限，可讓不同權限的人操作不同的內容。組態軟件和AI-808調節器參數設置畫面如圖3所示：

圖3  參數設置畫面
3、1、2下位機單元
（1）電腦積算儀
    電腦積算儀是電子皮帶秤的核心部件，它接受來自秤體上的重量信號和速度信號，并計算出瞬時流量和累計量，可顯示累重、瞬時流量、皮帶速度、皮重、報警信號內容。并通過4～20mA線性模擬輸出將瞬時流量信號傳送給AI-808調節器。
（2） 宇電AI-808人工智能調節器
    AI-808型調節器在AI-708型調節器的基礎上還具備手動/自動無擾動切換操作功能，具備手動自整定和顯示輸出值等，以及用作伺服放大器直接控制閥門位置的比例輸出。AI人工智能調節器可顯示測量值和設定值，具有先進的AI人工智能調節算法,無超調, 自整定AT功能和自動/手動雙向無擾動切換及用戶參數編程等功能；同時還帶有4～20mA線性模擬輸入輸出、RS-485串行通訊接口及繼電器報警輸出等接口。它與一般的PID調節器相比，由于采用模糊規則進行PID調節，能在降低超調的同時提高響應速度。而一般PID算法能地控制被調節對象，但有超調大、PID較難確定、對擾動恢復慢等缺點。采用模糊調節算法，能適應大滯后對象，超調小，易確定參數，但它控制的效果比較差，控制曲線會產生微小的鋸齒形波動。 
    AI人工智能調節器的調節算法一方面對PID算法加以改進，如在PID調節中增加微分積分作用；另一方面又采用模糊調節規則，在誤差較大時，運用模糊算法進行調節，以*消除PID飽和積分現象。當誤差趨小時，采用改進后的PID算法進行調節，具有無超調、高精度控制、參數確定簡單等特點。
    人工智能調節算法具備學習功能，能自動學習系統特性。當自整定完成后，即使初次控制時效果不太理想，但第二次使用時便能獲得非常的控制。
    該系統中通過AI-808調節器接收電腦積算器發送來的4～20mA瞬時流量信號，通過與自身設置的目標值進行比較，發送4～20mA的信號給變頻器，通過變頻器來控制圓盤給料機，從而達到預定的配比，由此可見AI-808調節器在本系統中的重要性。該系統中AI-808調節器的具體型號為AI-808A2-X-L2-L2-S-N。具體設置見表一：
表一AI-808參數表
HIAL 70 P 30 Sc 0 bAud 9600 EP4 
LoAL -0.5 t 5 oP1 4 dL 3 EP5 
dHAL 99.99 Ct1 5 oPL 0 run 1 EP6 
dLAL 99.99 Sn 33 oPH 100 Loc 1 EP7 
dF 3 diP 2 ALP 10 EP1  EP8 
CtrL 3 diL 0 CF 2 EP2   
M5 2 diH 60 Addr 1-7 EP3  

4、系統的功能及特點
4、1自動化系統的功能
（1）決策調度全廠生產過程； 
（2）集成全部過程控制系統； 
（3）綜合支持管理信息系統； 
（4）整個生產過程的自動監控，如設備運行狀態、故障狀態、歷史趨勢；
（5）整個生產設備的啟停順序和連鎖控制；
（6）各種物料的自動計量；
（7）生產工礦中各種物料配比自動調節；
（8）報表編制及打印功能。
4、2自動化系統的特點
（1）脫離工控機、脫離智能控制儀表的手動工作；
（2）脫離工控機、脫離智能控制儀表的就地工作；
（3）脫離工控機、在智能控制儀表的支持下自動工作；
（4）上位機控制的自動方式；
（5）由上位機通過串口向下位機送入設定配方參數實現自動控制；
（6）自動啟動、自動停機控制方式

5、、結束語
    通過用戶現場的使用情況來看，系統的可靠性好，操作簡單，維護方便，系統的精度高，不但保證了產品的質量和產量，同時又克服了環境污染問題，為企業創造良好的經濟效益，是AI-808調節器在國內又一經典案例。
 
 
 
作者介紹：工程師，主要從事自動化控制和過程控制，現在省部級以上雜志發表科技論文30余篇。本人先后在合鋼、新鋼等焦化廠，催化劑廠等化工行業及其它行業多次使用過AI-808調節器，現場使用效果良好。