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宇電AI系列儀表和組態(tài)王在產(chǎn)品檢測裝置中的應(yīng)用
2012-11-01 10:03:05 來源:張振華 趙惠君 趙繼軍宇電AI系列儀表和組態(tài)王在產(chǎn)品檢測裝置中的應(yīng)用
山西新華化工有限責(zé)任公司計量測試中心 作者:張振華 趙惠君 趙繼軍 王悅義摘要:在我單位產(chǎn)品試驗系統(tǒng)中,大量使用了廈門宇電的AI808型儀表和AI-301ME5型開關(guān)量I/O模塊以及基于AI-BUS總線的組態(tài)王(宇電專用版)組態(tài)軟件,充分利用了儀表的特性,實現(xiàn)了自動控制和人機分離操作,達到了預(yù)期的目的。
一、概述 近三年來,我們在六套產(chǎn)品檢測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。主要使用于閥門開度控制、溫度控制、濕度控制、風(fēng)量控制、開關(guān)控制、對熱差式質(zhì)量流量計的控制、流量積算、計算機組態(tài)管理。
1. 閥門開度控制
與電動蝶閥的定位器連接對閥門進行控制,可實現(xiàn)閥位的任意角度調(diào)節(jié)。如圖1所示。圖1:用作閥門開度控制 在閥門投入使用前,用標(biāo)準(zhǔn)信號校驗儀對閥門定位器的4~20mA電流信號進行統(tǒng)調(diào),按照表1設(shè)置參數(shù),可達到使用要求。實驗數(shù)據(jù)見表2。
表1:AI-808儀表用于“閥門開度控制”的參數(shù)設(shè)置
表2:閥門開度實驗數(shù)據(jù)表
2. 溫度控制
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,輸出信號給固態(tài)繼電器,驅(qū)動加熱電爐。加熱電爐保溫差、散熱較快,當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時,影響控制精度;因為電爐功率有限,滯后時間較長,使整定時間長、效果差。根據(jù)環(huán)境溫度,適當(dāng)調(diào)整參數(shù)OPL、OPH值。進行手動自整定,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)置見表3,實驗數(shù)據(jù)見表4。
表3:AI-808儀表用于“控溫”的參數(shù)設(shè)置
表4:溫度實驗數(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、相對濕度兩個信號,正常使用AI儀表無法適應(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,通過切換Sn參數(shù),達到了顯示溫度、相對濕度和控制相對濕度的目的。由于電熱加濕器動態(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),配合使用手動自整定方法,達到了控制要求。參數(shù)設(shè)置見表5,實驗數(shù)據(jù)見表6。
表5:AI-808儀表用于“加濕控制”的參數(shù)設(shè)置
表6:濕度實驗數(shù)據(jù)表
4. 風(fēng)量控制
與一體化智能孔板流量計、變頻器、風(fēng)機作風(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能對孔板的工作狀態(tài)進行運算,使其測量的不確定度小于±1.5%F.S。
選用風(fēng)機時,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”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)機電機特性的需求。
AI儀表在上述閉環(huán)控制中,用手動自整定可的滿意結(jié)果。參數(shù)設(shè)置見表7,實驗數(shù)據(jù)見表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)量實驗數(shù)據(jù)表 5. AI-301ME5用于開關(guān)控制
與兩位按鈕開關(guān)、接觸器組成門電路,實現(xiàn)了在實驗現(xiàn)場和計算機上均可啟停設(shè)備的功能。如圖5所示。圖5:開關(guān)控制 AI-301ME5型開關(guān)量模塊沿用了AI儀表的模塊化設(shè)計,每臺可安裝6個模塊,用戶可選擇不同的模塊來完成開關(guān)量的輸入、輸出功能。6個模塊插座中COMM口為通訊專用插座,如果要通過上位機對設(shè)備進行啟停控制,則必須安裝通訊模塊,其余5個插座每個插座均可安裝2路開關(guān)量輸入模塊或1~2路開關(guān)量輸出模塊。
在試驗系統(tǒng)中,我們均選用了S通訊模塊和5個開關(guān)量輸出模塊,與現(xiàn)場操作的帶燈按鈕構(gòu)成門電路,以完成對100多臺儀表和實驗設(shè)備的啟停。
6. 對熱差式質(zhì)量流量計的控制
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:對質(zhì)量流量的控制 通過對熱差式質(zhì)量流量計的電流信號輸出、輸入控制,實現(xiàn)對流量的較高精確控制。參數(shù)設(shè)置見表9,實驗數(shù)據(jù)見表10。
表9:AI-808儀表用于“對質(zhì)量流量計的控制”的參數(shù)設(shè)置 表10:流量實驗數(shù)據(jù)表 (注:該質(zhì)量流量計的測量誤差為±1%F.S。)
7. 流量積算儀的使用
與自制的孔板流量計、差壓變送器組成了流量測量系統(tǒng),可測的瞬時流量和累積流量,如圖7所示。圖7:用于流量積算 特制孔板流量計的壓力值經(jīng)差壓變送器變換為4~20mA的電流信號,用于流量測量精度要求不太高的場合。參數(shù)設(shè)置見表11,實驗數(shù)據(jù)見表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)量實驗數(shù)據(jù)表 (注:“標(biāo)稱流量”為制造該孔板流量計時的主要參數(shù)。)
三、計算機組態(tài)與管理 1.組態(tài)軟件概述
組態(tài)軟件是一種基于計算機操作系統(tǒng)的軟件平臺,經(jīng)過了嚴(yán)格的測試,可靠性高,更換驅(qū)動程序和板卡,可以和不同廠家的儀表和PLC組成DCS系統(tǒng)。選用組態(tài)軟件時首要問題是軟硬件的匹配,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)王軟件來開發(fā)集控工作站的圖形界面和數(shù)據(jù)庫。
組態(tài)王(宇電專用版)軟件使用的RS-485接口通訊協(xié)議是宇電自主開發(fā)的AI-BUS協(xié)議,數(shù)據(jù)格式為一個起始位,八位數(shù)據(jù),無校驗位,一個或兩個停止位。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時需配高速光耦的通訊模塊)。
2.AI-301ME5型開關(guān)量模塊的使用
開關(guān)量模塊上的D0~D9狀態(tài)對應(yīng)10H參數(shù)的低10位,當(dāng)對某一位置“1”時該觸點閉合,置“0”時斷開,上位機對開關(guān)量模塊“寫” 狀態(tài)時使用BitSet(Var , bitNo, OnOff )函數(shù),“讀”狀態(tài)時使用Bit(Var , bitNo)函數(shù)。
3.組態(tài)與管理
根據(jù)要求,組態(tài)結(jié)果能對現(xiàn)場的溫度、濕度、流量、風(fēng)量進行監(jiān)測和控制,并對工藝數(shù)據(jù)進行儲存和曲線記錄以及報表打印,并能通過上位機對儀表和設(shè)備啟停。根據(jù)以上要求,我們在AI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,在上位機的軟件開發(fā)平臺上,新建多個設(shè)備名稱,每個設(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,并且每一個設(shè)備的地址要和下位機儀表的地址相對應(yīng)。計算機組態(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測量值變量(PV)、設(shè)定值變量(SV)、輸出值變量(MV)以及相應(yīng)的手自動轉(zhuǎn)換變量(CTRL)與PID參數(shù)變量(M5、P、T)、開關(guān)量模塊的整型變量。以上變量均為外部變量,另外為了完成動畫和其他設(shè)計的要求,例如“報表”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)庫的設(shè)計,為了能夠完成對歷史數(shù)據(jù)的記錄和打印要求需要建立歷史數(shù)據(jù)庫,在一般系統(tǒng)中,組態(tài)王自帶的歷史數(shù)據(jù)庫就能滿足要求,我們的系統(tǒng)中就是利用了組態(tài)王自帶的數(shù)據(jù)庫。實際運行效果良好,如果對記錄還有更高要求,那可以通過使用DDE數(shù)據(jù)交換功能,也使用SQLSERVER來做數(shù)據(jù)庫。
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,工藝流程圖畫面顯示,分組畫面顯示,實時/歷史趨勢圖顯示,過程控制實時數(shù)據(jù)顯示/歷史數(shù)據(jù)顯示以及報警等。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)王提供的圖形庫和自定義圖形來組態(tài)工藝流程圖等畫面,同時可動態(tài)顯示工藝參數(shù)。另外也可使用AutoCAD和CorelDRAW軟件生成對象,用組態(tài)王激活圖形對象,使之反映出過程的動態(tài)變化。在我們的系統(tǒng)中包含有工藝流程圖畫面,分組畫面控制顯示,實時/歷史趨勢圖顯示,過程控制實時數(shù)據(jù)報表顯示/歷史數(shù)據(jù)報表顯示。
實踐證明,組態(tài)王方便于設(shè)計人員開發(fā)組態(tài)軟件,同時也便于操作人員使用組態(tài)軟件,與國內(nèi)同行業(yè)軟件相比,具有一定的領(lǐng)先性。圖8:計算機組態(tài)管理 四、使用效果 根據(jù)我單位的使用情況表明:閥門開度偏差為±1.0%;加熱爐的溫度控制精度可達±3%;濕度控制精度可達±4%,;風(fēng)量控制精度可達±2%F.S;對質(zhì)量流量計的控制精度可達±1.5%F.S。與特制孔板流量計組合的控制精度可達±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)于同等價位的其他類型儀表,適用于一些控制性能較高的場合。智能溫控儀 廈門宇電http://610000.com.cn
該系統(tǒng)投入使用近兩年來的運行情況表明:價格經(jīng)濟、性能可靠、通用性強的AI系列儀表的宜人化設(shè)計很大程度上方便了實驗人員的操作,給維護人員提供了便捷,為單位節(jié)約了投資成本。計算機組態(tài)與管理的實施,方便了設(shè)計人員和使用人員,實現(xiàn)了人機隔離和遠距離控制,很好地滿足了檢測裝置的設(shè)計要求。參考文獻:智能溫控儀 廈門宇電http://610000.com.cn
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 陽憲惠.《現(xiàn)場總線及其應(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》 .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 使用說明書V6.5》.廈門. 宇電公司.2002.
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