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宇電AI系列儀表和組態(tài)王在產(chǎn)品檢測(cè)裝置中的應(yīng)用
2012-07-05 09:11:38 來(lái)源:張振華 趙惠君 趙繼軍智能溫控儀
一、概述近三年來(lái),我們?cè)诹桩a(chǎn)品檢測(cè)裝置的建立中先后使用了廈門宇電的產(chǎn)品,其中: AI-808系列儀表約一百二十塊,宇電專用版組態(tài)王三套。主要使用于閥門開(kāi)度控制、溫度控制、濕度控制、風(fēng)量控制、開(kāi)關(guān)控制、對(duì)熱差式質(zhì)量流量計(jì)的控制、流量積算、計(jì)算機(jī)組態(tài)管理。
與電動(dòng)蝶閥的定位器連接對(duì)閥門進(jìn)行控制,可實(shí)現(xiàn)閥位的任意角度調(diào)節(jié)。如圖1所示。圖1:用作閥門開(kāi)度控制 在閥門投入使用前,用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)校驗(yàn)儀對(duì)閥門定位器的4~20mA電流信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)調(diào),按照表1設(shè)置參數(shù),可達(dá)到使用要求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
表1:AI-808儀表用于“閥門開(kāi)度控制”的參數(shù)設(shè)置
表2:閥門開(kāi)度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表
與鉑電阻溫度變送器、固態(tài)繼電器(SSR)組成加熱爐的溫度控制。如圖2所示。圖2:用于控溫 用鉑電阻溫度變送器作輸入,輸出信號(hào)給固態(tài)繼電器,驅(qū)動(dòng)加熱電爐。加熱電爐保溫差、散熱較快,當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時(shí),影響控制精度;因?yàn)殡姞t功率有限,滯后時(shí)間較長(zhǎng),使整定時(shí)間長(zhǎng)、效果差。根據(jù)環(huán)境溫度,適當(dāng)調(diào)整參數(shù)OPL、OPH值。進(jìn)行手動(dòng)自整定,自整定結(jié)束后,適當(dāng)減小M5,增大t,這樣可以得到較為滿意的效果。參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表3,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。
表3:AI-808儀表用于“控溫”的參數(shù)設(shè)置
表4:溫度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表
3. 濕度控制
與溫濕度傳感器、電熱式加濕器作相對(duì)濕度的控制。如圖3所示。圖3:用于加濕控制 溫濕度傳感器能輸出溫度、相對(duì)濕度兩個(gè)信號(hào),正常使用AI儀表無(wú)法適應(yīng)雙輸入通道的要求,所以在AI儀表輸入端采用1~5V和0.2~1V兩路輸入,通過(guò)切換Sn參數(shù),達(dá)到了顯示溫度、相對(duì)濕度和控制相對(duì)濕度的目的。由于電熱加濕器動(dòng)態(tài)特性差的原因,根據(jù)加濕量的要求,適當(dāng)調(diào)整OPH參數(shù),配合使用手動(dòng)自整定方法,達(dá)到了控制要求。參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表5,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。
表5:AI-808儀表用于“加濕控制”的參數(shù)設(shè)置
表6:濕度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表
4. 風(fēng)量控制
與一體化智能孔板流量計(jì)、變頻器、風(fēng)機(jī)作風(fēng)量控制。如圖4所示。圖4:用于風(fēng)量控制 使用的一體化智能孔板流量計(jì)能對(duì)孔板的工作狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)算,使其測(cè)量的不確定度小于±1.5%F.S。
選用風(fēng)機(jī)時(shí),考慮到流量范圍的覆蓋情況,使其能在調(diào)節(jié)頻率的狀態(tài)下,滿足風(fēng)量的要求。
以“三墾力達(dá)”變頻器為例,調(diào)整變頻器參數(shù),使其在6~65Hz范圍內(nèi),適應(yīng)AI儀表輸入的要求,滿足風(fēng)機(jī)電機(jī)特性的需求。
AI儀表在上述閉環(huán)控制中,用手動(dòng)自整定可的滿意結(jié)果。參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表7,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表8。表7:AI-808儀表用于“風(fēng)量控制”的參數(shù)設(shè)置 表8:風(fēng)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 5. AI-301ME5用于開(kāi)關(guān)控制
與兩位按鈕開(kāi)關(guān)、接觸器組成門電路,實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)和計(jì)算機(jī)上均可啟停設(shè)備的功能。如圖5所示。圖5:開(kāi)關(guān)控制 AI-301ME5型開(kāi)關(guān)量模塊沿用了AI儀表的模塊化設(shè)計(jì),每臺(tái)可安裝6個(gè)模塊,用戶可選擇不同的模塊來(lái)完成開(kāi)關(guān)量的輸入、輸出功能。6個(gè)模塊插座中COMM口為通訊專用插座,如果要通過(guò)上位機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟?刂,則必須安裝通訊模塊,其余5個(gè)插座每個(gè)插座均可安裝2路開(kāi)關(guān)量輸入模塊或1~2路開(kāi)關(guān)量輸出模塊。
在試驗(yàn)系統(tǒng)中,我們均選用了S通訊模塊和5個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出模塊,與現(xiàn)場(chǎng)操作的帶燈按鈕構(gòu)成門電路,以完成對(duì)100多臺(tái)儀表和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的啟停。
6. 對(duì)熱差式質(zhì)量流量計(jì)的控制
與質(zhì)量流量控制器和流量顯示儀組成質(zhì)量流量控制系統(tǒng)。如圖6所示。圖6:對(duì)質(zhì)量流量的控制 通過(guò)對(duì)熱差式質(zhì)量流量計(jì)的電流信號(hào)輸出、輸入控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的較高精確控制。參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表9,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表10。
表9:AI-808儀表用于“對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的控制”的參數(shù)設(shè)置 表10:流量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 (注:該質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量誤差為±1%F.S。)
7. 流量積算儀的使用
與自制的孔板流量計(jì)、差壓變送器組成了流量測(cè)量系統(tǒng),可測(cè)的瞬時(shí)流量和累積流量,如圖7所示。圖7:用于流量積算 特制孔板流量計(jì)的壓力值經(jīng)差壓變送器變換為4~20mA的電流信號(hào),用于流量測(cè)量精度要求不太高的場(chǎng)合。參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表11,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表12。
表11:AI-708儀表用于“流量積算”的參數(shù)設(shè)置(以30 L/min為例) 表12:風(fēng)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 (注:“標(biāo)稱流量”為制造該孔板流量計(jì)時(shí)的主要參數(shù)。)
三、計(jì)算機(jī)組態(tài)與管理1.組態(tài)軟件概述
組態(tài)軟件是一種基于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的軟件平臺(tái),經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的測(cè)試,可靠性高,更換驅(qū)動(dòng)程序和板卡,可以和不同廠家的儀表和PLC組成DCS系統(tǒng)。選用組態(tài)軟件時(shí)首要問(wèn)題是軟硬件的匹配,其次是確保所選軟件能完成自己所需要的功能。在我們的系統(tǒng)中選用的是AI系列儀表,故采用與之匹配的宇電專用版組態(tài)王軟件來(lái)開(kāi)發(fā)集控工作站的圖形界面和數(shù)據(jù)庫(kù)。
組態(tài)王(宇電專用版)軟件使用的RS-485接口通訊協(xié)議是宇電自主開(kāi)發(fā)的AI-BUS協(xié)議,數(shù)據(jù)格式為一個(gè)起始位,八位數(shù)據(jù),無(wú)校驗(yàn)位,一個(gè)或兩個(gè)停止位。通訊傳輸數(shù)據(jù)的波特率可調(diào)為1200~19200 bit/S(波特率為19200時(shí)需配高速光耦的通訊模塊)。
2.AI-301ME5型開(kāi)關(guān)量模塊的使用
開(kāi)關(guān)量模塊上的D0~D9狀態(tài)對(duì)應(yīng)10H參數(shù)的低10位,當(dāng)對(duì)某一位置“1”時(shí)該觸點(diǎn)閉合,置“0”時(shí)斷開(kāi),上位機(jī)對(duì)開(kāi)關(guān)量模塊“寫(xiě)” 狀態(tài)時(shí)使用BitSet(Var , bitNo, OnOff )函數(shù),“讀”狀態(tài)時(shí)使用Bit(Var , bitNo)函數(shù)。
3.組態(tài)與管理
根據(jù)要求,組態(tài)結(jié)果能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度、流量、風(fēng)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制,并對(duì)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和曲線記錄以及報(bào)表打印,并能通過(guò)上位機(jī)對(duì)儀表和設(shè)備啟停。根據(jù)以上要求,我們?cè)贏I系列儀表上安裝上S4通訊模塊,設(shè)置不同的儀表ID地址,并把波特率設(shè)置為9600bit/S,在上位機(jī)的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)上,新建多個(gè)設(shè)備名稱,每個(gè)設(shè)備的波特率和數(shù)據(jù)格式都要確認(rèn)滿足AI-BUS通訊的要求,并且每一個(gè)設(shè)備的地址要和下位機(jī)儀表的地址相對(duì)應(yīng)。計(jì)算機(jī)組態(tài)管理如圖8所示。
在數(shù)據(jù)詞典里建立變量表,變量可分為內(nèi)部變量和外部變量,根據(jù)要求我們建立了多個(gè)測(cè)量值變量(PV)、設(shè)定值變量(SV)、輸出值變量(MV)以及相應(yīng)的手自動(dòng)轉(zhuǎn)換變量(CTRL)與PID參數(shù)變量(M5、P、T)、開(kāi)關(guān)量模塊的整型變量。以上變量均為外部變量,另外為了完成動(dòng)畫(huà)和其他設(shè)計(jì)的要求,例如“報(bào)表”等等,還需要建立一些內(nèi)部變量作為中間變量使用。
歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì),為了能夠完成對(duì)歷史數(shù)據(jù)的記錄和打印要求需要建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù),在一般系統(tǒng)中,組態(tài)王自帶的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)就能滿足要求,我們的系統(tǒng)中就是利用了組態(tài)王自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)際運(yùn)行效果良好,如果對(duì)記錄還有更高要求,那可以通過(guò)使用DDE數(shù)據(jù)交換功能,也使用SQLSERVER來(lái)做數(shù)據(jù)庫(kù)。
圖形界面是工業(yè)控制軟件中的重要內(nèi)容,通常包括總貌顯示,工藝流程圖畫(huà)面顯示,分組畫(huà)面顯示,實(shí)時(shí)/歷史趨勢(shì)圖顯示,過(guò)程控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示/歷史數(shù)據(jù)顯示以及報(bào)警等。組態(tài)王具備上述的所有功能,一般情況下用戶可以使用組態(tài)王提供的圖形庫(kù)和自定義圖形來(lái)組態(tài)工藝流程圖等畫(huà)面,同時(shí)可動(dòng)態(tài)顯示工藝參數(shù)。另外也可使用AutoCAD和CorelDRAW軟件生成對(duì)象,用組態(tài)王激活圖形對(duì)象,使之反映出過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化。在我們的系統(tǒng)中包含有工藝流程圖畫(huà)面,分組畫(huà)面控制顯示,實(shí)時(shí)/歷史趨勢(shì)圖顯示,過(guò)程控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表顯示/歷史數(shù)據(jù)報(bào)表顯示。
實(shí)踐證明,組態(tài)王方便于設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)組態(tài)軟件,同時(shí)也便于操作人員使用組態(tài)軟件,與國(guó)內(nèi)同行業(yè)軟件相比,具有一定的領(lǐng)先性。圖8:計(jì)算機(jī)組態(tài)管理 根據(jù)我單位的使用情況表明:閥門開(kāi)度偏差為±1.0%;加熱爐的溫度控制精度可達(dá)±3%;濕度控制精度可達(dá)±4%,;風(fēng)量控制精度可達(dá)±2%F.S;對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的控制精度可達(dá)±1.5%F.S。與特制孔板流量計(jì)組合的控制精度可達(dá)±6%F.S。在溫度、濕度、風(fēng)量控制中既節(jié)約了能源,又提高了控制的穩(wěn)定性。其性能優(yōu)于同等價(jià)位的其他類型儀表,適用于一些控制性能較高的場(chǎng)合。
參考文獻(xiàn):
該系統(tǒng)投入使用近兩年來(lái)的運(yùn)行情況表明:價(jià)格經(jīng)濟(jì)、性能可靠、通用性強(qiáng)的AI系列儀表的宜人化設(shè)計(jì)很大程度上方便了實(shí)驗(yàn)人員的操作,給維護(hù)人員提供了便捷,為單位節(jié)約了投資成本。計(jì)算機(jī)組態(tài)與管理的實(shí)施,方便了設(shè)計(jì)人員和使用人員,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)隔離和遠(yuǎn)距離控制,很好地滿足了檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)要求。
⑴ 張化光.何希勤.《模糊自適應(yīng)理論及其應(yīng)用》.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002.
⑵ 陽(yáng)憲惠.《現(xiàn)場(chǎng)總線及其應(yīng)用》.北京:清華大學(xué)出版社,1999.
⑶ 北京亞控科技發(fā)展有限公司.《組態(tài)王6.0使用手冊(cè)》 .北京:亞控公司.2001.
⑷ 廈門宇光電子技術(shù)有限公司.《AI人工智能調(diào)節(jié)器 使用說(shuō)明書(shū)V6.5》.廈門. 宇電公司.2002.
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