AI-808調節器和組態(tài)軟件在焦化廠(chǎng)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(chǎng)燒結配料系統中的應用。介紹系統的生產(chǎn)工藝流程、結構組成及過(guò)程控制的實(shí)現，該控制系統充分采用標準化、模塊化、系統化進(jìn)行設計，配置靈活、組態(tài)方便，從而大大提高系統的可靠性及降低設備的生產(chǎn)成本，現場(chǎng)應用效果較好。
關(guān)鍵詞 AI-808 調節器 組態(tài)軟件 配料系統 過(guò)程控制 比例調節
1、概述
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，原有的生產(chǎn)配料裝置遠不能滿(mǎn)足當前高度自動(dòng)化的需要。減輕勞動(dòng)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(wèn)題。
電子皮帶配料系統是一種集散控制系統。它集自動(dòng)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(guò)程進(jìn)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(yōu)點(diǎn)，采用標準化、模塊化、系統化設計，配置靈活、組態(tài)方便。
2、系統工藝過(guò)程及工作原理
2.1系統工藝過(guò)程
系統主要對四種物料進(jìn)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(gè)料倉，料倉中物料分別通過(guò)各自的圓盤(pán)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(dòng)將皮帶輸送機上流過(guò)的散裝物料進(jìn)行連續累計的一種裝置）自動(dòng)配料系統主要由以下幾部分組成：7臺儲料倉、7臺圓盤(pán)給料機、7臺自動(dòng)皮帶輸送機（內嵌電子皮帶秤）、7臺現場(chǎng)操作盤(pán)、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(dòng)力控制柜、1臺低壓開(kāi)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。其系統結構組成如圖1所示。(以新鋼焦化廠(chǎng)7臺配料秤為例)
圖1 系統結構簡(jiǎn)圖
2、2系統工作原理
系統運行時(shí)，下料控制主要是通過(guò)電子配料皮帶秤對圓盤(pán)給料機輸送的物料進(jìn)行計量，由控制儀表接收稱(chēng)重信號和速度信號，經(jīng)處理后轉化為累計值和瞬時(shí)流量，并將累計值、瞬時(shí)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調節器，PID調節器將該信號與內部設定值進(jìn)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(pán)給料機的轉速，當流量增大時(shí)，降低圓盤(pán)給料機的轉速，反之提高圓盤(pán)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(jìn)而得到可靠的產(chǎn)品質(zhì)量。
閉環(huán)控制系統結構框圖如圖2所示：
3、系統配置方案及其實(shí)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(diǎn)。它能與電腦積算儀和AI-808智能調節器進(jìn)行通訊：讀取數據，發(fā)送數據；并與PLC進(jìn)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(xún)及打印功能；組態(tài)畫(huà)面真實(shí)反映實(shí)時(shí)狀態(tài)；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(fǎng)問(wèn)權限，可讓不同權限的人操作不同的內容。組態(tài)軟件和AI-808調節器參數設置畫(huà)面如圖3所示：
圖3 參數設置畫(huà)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(lái)自秤體上的重量信號和速度信號，并計算出瞬時(shí)流量和累計量，可顯示累重、瞬時(shí)流量、皮帶速度、皮重、報警信號內容。并通過(guò)4～20mA線(xiàn)性模擬輸出將瞬時(shí)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A(yíng)I-708型調節器的基礎上還具備手動(dòng)/自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換操作功能，具備手動(dòng)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(mén)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(jìn)的AI人工智能調節算法,無(wú)超調, 自整定AT功能和自動(dòng)/手動(dòng)雙向無(wú)擾動(dòng)切換及用戶(hù)參數編程等功能；同時(shí)還帶有4～20mA線(xiàn)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(jìn)行PID調節，能在降低超調的同時(shí)提高響應速度。而一般PID算法能精確地控制被調節對象，但有超調大、PID較難確定、對擾動(dòng)恢復慢等缺點(diǎn)。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(xiàn)會(huì )產(chǎn)生微小的鋸齒形波動(dòng)。
AI人工智能調節器的調節算法一方面對PID算法加以改進(jìn)，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(shí)，運用模糊算法進(jìn)行調節，以徹底消除PID飽和積分現象。當誤差趨小時(shí)，采用改進(jìn)后的PID算法進(jìn)行調節，具有無(wú)超調、高精度控制、參數確定簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
人工智能調節算法具備學(xué)習功能，能自動(dòng)學(xué)習系統特性。當自整定完成后，即使初次控制時(shí)效果不太理想，但第二次使用時(shí)便能獲得非常精確的控制。
該系統中通過(guò)AI-808調節器接收電腦積算器發(fā)送來(lái)的4～20mA瞬時(shí)流量信號，通過(guò)與自身設置的目標值進(jìn)行比較，發(fā)送4～20mA的信號給變頻器，通過(guò)變頻器來(lái)控制圓盤(pán)給料機，從而達到預定的配比，由此可見(jiàn)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(jiàn)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(diǎn)
4、1自動(dòng)化系統的功能
（1）決策調度全廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程；
（2）集成全部過(guò)程控制系統；
（3）綜合支持管理信息系統；
（4）整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)監控，如設備運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、歷史趨勢；
（5）整個(gè)生產(chǎn)設備的啟停順序和連鎖控制；
（6）各種物料的自動(dòng)計量；
（7）生產(chǎn)工礦中各種物料配比自動(dòng)調節；
（8）報表編制及打印功能。
4、2自動(dòng)化系統的特點(diǎn)
（1）脫離工控機、脫離智能控制儀表的手動(dòng)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(dòng)工作；
（4）上位機控制的自動(dòng)方式；
（5）由上位機通過(guò)串口向下位機送入設定配方參數實(shí)現自動(dòng)控制；
（6）自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停機控制方式
5、、結束語(yǔ)
通過(guò)用戶(hù)現場(chǎng)的使用情況來(lái)看，系統的可靠性好，操作簡(jiǎn)單，維護方便，系統的精度高，不但保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，同時(shí)又克服了環(huán)境污染問(wèn)題，為企業(yè)創(chuàng )造良好的經(jīng)濟效益，是AI-808調節器在國內又一經(jīng)典案例。
作者介紹：高級工程師，主要從事自動(dòng)化控制和過(guò)程控制，現在省部級以上雜志發(fā)表科技論文30余篇。本人先后在合鋼、新鋼等焦化廠(chǎng)，催化劑廠(chǎng)等化工行業(yè)及其它行業(yè)多次使用過(guò)AI-808調節器，現場(chǎng)使用效果良好。