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濟南金鐘電子衡器股份有限公司  張兄華 

摘自＜工控智能化＞雜志
摘要：敘述宇電AI-808調(diào)節(jié)器在新鋼焦化廠燒結(jié)配料系統(tǒng)中的應(yīng)用。介紹系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程、結(jié)構(gòu)組成及過程控制的實現(xiàn)，該控制系統(tǒng)充分采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化進行設(shè)計，配置靈活、組態(tài)方便，從而大大提高系統(tǒng)的可靠性及降低設(shè)備的生產(chǎn)成本，現(xiàn)場應(yīng)用效果較好。
關(guān)鍵詞   AI-808 調(diào)節(jié)器  組態(tài)軟件 配料系統(tǒng)  過程控制  比例調(diào)節(jié) 

1、概述
    隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的生產(chǎn)配料裝置遠不能滿足當(dāng)前高度自動化的需要。減輕勞動強度，保障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染、提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟效益是企業(yè)生成所必須面臨的重大問題。
    電子皮帶配料系統(tǒng)是一種集散控制系統(tǒng)。它集自動控制技術(shù)、計量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計算機管理技術(shù)于一體的機電一體化產(chǎn)品；充分利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計，配置靈活、組態(tài)方便。

2、系統(tǒng)工藝過程及工作原理
2.1系統(tǒng)工藝過程
    系統(tǒng)主要對四種物料進行配比（如石灰石、煤炭、鐵合金、燒結(jié)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(xù)累計的一種裝置）自動配料系統(tǒng)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(nèi)嵌電子皮帶秤）、7臺現(xiàn)場操作盤、1臺儀表控制柜（內(nèi)嵌電腦積算儀和AI-808智能調(diào)節(jié)器等）、1臺動力控制柜、1臺低壓開關(guān)柜、2臺變頻器柜、1臺工業(yè)控制微型計算機及組態(tài)軟件。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。(以新鋼焦化廠7臺配料秤為例)

圖1   系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖
2、2系統(tǒng)工作原理
    系統(tǒng)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(jīng)處理后轉(zhuǎn)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(yè)控制機（上位機）、以4～20mA模擬電流信號傳送給宇電AI-808調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器將該信號與內(nèi)部設(shè)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(diào)節(jié)圓盤給料機的轉(zhuǎn)速，當(dāng)流量增大時，降低圓盤給料機的轉(zhuǎn)速，反之提高圓盤給料機的轉(zhuǎn)速，從而使得幾種物料的流量和階段累計量均保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，進而得到可靠的產(chǎn)品質(zhì)量。
閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示：

3、系統(tǒng)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(tài)軟件，256點。它能與電腦積算儀和AI-808智能調(diào)節(jié)器進行通訊：讀取數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)；并與PLC進行的通訊：讀取I/O狀態(tài)，發(fā)送I/O指令；具有報警、故障查詢及打印功能；組態(tài)畫面真實反映實時狀態(tài)；工程設(shè)定及配方輸入多樣，適應(yīng)工況能力較強；軟件設(shè)有不同的訪問權(quán)限，可讓不同權(quán)限的人操作不同的內(nèi)容。組態(tài)軟件和AI-808調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置畫面如圖3所示：

圖3  參數(shù)設(shè)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(nèi)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(diào)節(jié)器。
（2） 宇電AI-808人工智能調(diào)節(jié)器
    AI-808型調(diào)節(jié)器在AI-708型調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)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(diào)節(jié)器可顯示測量值和設(shè)定值，具有先進的AI人工智能調(diào)節(jié)算法,無超調(diào), 自整定AT功能和自動/手動雙向無擾動切換及用戶參數(shù)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(diào)節(jié)器相比，由于采用模糊規(guī)則進行PID調(diào)節(jié)，能在降低超調(diào)的同時提高響應(yīng)速度。而一般PID算法能地控制被調(diào)節(jié)對象，但有超調(diào)大、PID較難確定、對擾動恢復(fù)慢等缺點。采用模糊調(diào)節(jié)算法，能適應(yīng)大滯后對象，超調(diào)小，易確定參數(shù)，但它控制的效果比較差，控制曲線會產(chǎn)生微小的鋸齒形波動。 
    AI人工智能調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)算法一方面對PID算法加以改進，如在PID調(diào)節(jié)中增加微分積分作用；另一方面又采用模糊調(diào)節(jié)規(guī)則，在誤差較大時，運用模糊算法進行調(diào)節(jié)，以*消除PID飽和積分現(xiàn)象。當(dāng)誤差趨小時，采用改進后的PID算法進行調(diào)節(jié)，具有無超調(diào)、高精度控制、參數(shù)確定簡單等特點。
    人工智能調(diào)節(jié)算法具備學(xué)習(xí)功能，能自動學(xué)習(xí)系統(tǒng)特性。當(dāng)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(tǒng)中通過AI-808調(diào)節(jié)器接收電腦積算器發(fā)送來的4～20mA瞬時流量信號，通過與自身設(shè)置的目標(biāo)值進行比較，發(fā)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(yù)定的配比，由此可見AI-808調(diào)節(jié)器在本系統(tǒng)中的重要性。該系統(tǒng)中AI-808調(diào)節(jié)器的具體型號為AI-808A2-X-L2-L2-S-N。具體設(shè)置見表一：
表一AI-808參數(shù)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(tǒng)的功能及特點
4、1自動化系統(tǒng)的功能
（1）決策調(diào)度全廠生產(chǎn)過程； 
（2）集成全部過程控制系統(tǒng)； 
（3）綜合支持管理信息系統(tǒng)； 
（4）整個生產(chǎn)過程的自動監(jiān)控，如設(shè)備運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、歷史趨勢；
（5）整個生產(chǎn)設(shè)備的啟停順序和連鎖控制；
（6）各種物料的自動計量；
（7）生產(chǎn)工礦中各種物料配比自動調(diào)節(jié)；
（8）報表編制及打印功能。
4、2自動化系統(tǒng)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(shè)定配方參數(shù)實現(xiàn)自動控制；
（6）自動啟動、自動停機控制方式

5、、結(jié)束語
    通過用戶現(xiàn)場的使用情況來看，系統(tǒng)的可靠性好，操作簡單，維護方便，系統(tǒng)的精度高，不但保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，同時又克服了環(huán)境污染問題，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益，是AI-808調(diào)節(jié)器在國內(nèi)又一經(jīng)典案例。