基于AI智能調節器的小型裝置控制系統

許忠仁 
摘要:采用AI智能調節器,流量控制器,壓力變送器等,對小型裝置的溫度,流量,壓力等參數實行測量與控制,效果良好.增加工控機,與AI智能調解器構成小型集散控制系統,進行分散控制和集中管理,使控制系統的功能更加完善,可靠性更高. 
關鍵詞:小型裝置 AI智能調節器 工控機 溫度控制

引言

小型裝置主要用于油品的分析與催化劑的評價,確定工藝過程的*操作條件,用以指導實際的生產過程.根據需要配備了兩套裝置,每套裝置主要由進油泵,油路,氣路,混合器,反應器,油氣分離器等部分構成.反應器為圓柱形結構,由六斷電加熱器加熱,每段2KW,另有管線保溫2KW,總的加熱功率為28KW.試驗過程中主要測控的參數有溫度,流量,壓力及進油量.其中反應器壁溫及管線保溫控制共計14點,范圍為室溫～800℃,精度±1℃,反應器內溫檢測12點,流量控制2點,壓力檢測4點.控制系統的輸入點數為32點,輸出點數為16點.另有4臺計量泵的起停控制4點.主要控制參數是反應器的溫度.

控制系統的構成

控制系統的構成如圖(1)所示.

溫度控制由AI708智能調節器實現.具有體積小,可靠性高,抗干擾能力強等優點,并有多種控制方式供選擇,具備RS232/485接口,可構成小型(DCS)集散控制系統.儀表輸入采用K型熱偶,輸出采用SSR驅動模塊,控溫元件采用20A的SSR固態繼電器.反應器的內溫檢測選用WP-80 16點溫度巡檢儀,可輸入多種分度號的熱電偶信號,能實現自動冷端補償,并有自穩零功能.流量控制選用D07-12M/ZM控制器,由D08-1D/ZM顯示儀實現流量顯示與設置,該儀表具有外加設定功能,可由計算機等外部設備提供設定值.壓力檢測選4臺壓力變送器,具有數字顯示功能.
為提高控制系統的可靠性,在每種儀表的供電回路中增加了自動斷路器和快速熔斷器等.專門設計了儀表控制柜,全部儀表及相關零部件,包括計量泵的啟停按鈕,接觸器,繼電器等,均組裝在控制柜內,各種儀表的輸入輸出信號通過公共接線端子與現場裝置相連,控制系統具有完整的成套性.

控制系統的調試與運行

由于該系統的溫度控制回路較多,是主要的控制參數,要求恒溫控制精度較高,試驗過程中不允許溫度有過大的超調.為此,采用了控制反應器壁溫檢測內溫的方案,這樣可減小控制對象的純滯后,從而達到要求的控溫精度.AI708智能調節器提供了五種調節方式,調試中首先采用了自整定參數功能,經1～2次的自整定過程,大部分控制回路滿足要求,對于個別不能滿足要求的控制回路,采用AI人工智能調節(ctrl=1),需要整定的參數有M50,P,t,ctl,由于反應器各段加熱器特性基本相同,所以對個別控制回路選擇參數的范圍為M50=680～760,P=25～33,t=200～300,ctl=4,恒溫控制精度小于±1℃,zui大超調小于3℃,取得了滿意效果.對于氣體流量控制與壓力檢測儀表的調試,只要根據使用說明進行調試,容易滿足實際要求.

　　　　　　　　　 
由于全部儀表及其零部件均組裝在控制柜內,安裝中要充分考慮干擾問題.為此,將系統的電源線與信號線分開布置,避免相互之間的干擾.并且考慮到控制系統的接地問題,將各種儀表地與控制柜外殼相連,并與現場的接地系統統一接地,保證了系統的可靠性,提高了抗干擾能力. 

控制系統的完善及功能 由儀表構成的控制系統在現場投入使用一年多,各項功能指標均滿足要求,應用結果令人滿意.但是,試驗過程中的各種儀表操作及各類試驗數據的記錄與統計仍需要操作人員的反復參與,各種數據報表只能由人工完成.為進一步提高裝置的自動化水平,對各項功能指標實現集中管理,在原儀表控制系統基礎上,增加計算機監控功能,使控制系統更加完善.改進的控制系統如圖(2)所示.
計算機選擇研華IPC610/PⅢ工控機,與AI智能調節器通過RS232/485轉換接口構成小型(DCS)集散控制系統.AI智能調節器的各類參數可由工控機設置與修改,反應器內部溫度和壓力信號的檢測與流量控制的設定采用PCL812PG模板實現.控制系統程序,應用工業組態軟件——組態王5.1設計,運行在WINDOWS98環境下,控制系統實現的主要的
功能如下: 
(1) 工藝流程顯示及各測控點的實時控制與參數顯示; 
(2) 參數的設置與修改.各類測控參數,高低限報警,實時存儲數據時間,定時打印時間等均可通過人機交互界面由鍵盤設置與修改; 
(3) 數據報表,包括班報表,日報表,月報表等多種形式的統計報表,均可顯示或打印; 
(4) 數據存儲和歷史曲線打印.主要測控參數可定時存盤,連續保存3個月數據,根據存儲的數據顯示或打印相應的歷史曲線; 
(5) 超限報警.當被設置了報警限的參數發生超限報警時,屏幕相應位置的參數閃爍顯示,并給出聲音提示,同時打印報警參數與時間.

結語 采用AI智能調節器與工控機構成控制系統的優點在于,可靠性高,故障率低,測控精度高,適合工業現場長期連續運行.由于采用(DCS)分布式結構,小型裝置的檢測與控制由儀表來完成,過程的管理由工控機實現.當工控機故障時,只影響計算機管理與數據顯示記錄等功能,現場儀表仍能正常檢測控制;當某臺儀表故障時,只需單獨處理該儀表即可,不影響其他控制回路,大大提高了控制系統的可靠性.