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        AI-808P儀表在電加熱爐遠(yuǎn)程集中控制改造中的應(yīng)用

        2014-09-02 01:28:34王中原李志平
        機(jī)電信息 2014年30期
        關(guān)鍵詞:集中控制參數(shù)設(shè)置加熱爐

        王中原 李志平

        (中物院電子工程研究所,四川 綿陽(yáng) 621900)

        AI-808P儀表在電加熱爐遠(yuǎn)程集中控制改造中的應(yīng)用

        王中原 李志平

        (中物院電子工程研究所,四川 綿陽(yáng) 621900)

        以利用AI-808P數(shù)顯溫控表對(duì)十余臺(tái)電加熱爐進(jìn)行升級(jí)改造為例,具體介紹了改造的方法及實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑。改造后,通過(guò)RS485通訊實(shí)現(xiàn)了對(duì)多臺(tái)分散布局的電加熱爐的遠(yuǎn)程集中控制和管理。

        加熱爐;改造;遠(yuǎn)程控制

        0 引言

        某生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)原有十余臺(tái)不同型號(hào)的加熱爐,采用電加熱方式,這些加熱爐根據(jù)工藝需求分散布局于現(xiàn)場(chǎng)不同地方。原有的加熱爐采用現(xiàn)場(chǎng)、分散獨(dú)立控制,無(wú)論是對(duì)加熱爐的控制,還是對(duì)加熱爐的狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及溫度記錄方式都相對(duì)落后,因此對(duì)加熱爐原有的控制方式進(jìn)行了改造。改造后實(shí)現(xiàn)了對(duì)加熱爐的遠(yuǎn)程集中控制和狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及管理,極大地提升了生產(chǎn)效率和工藝自動(dòng)化水平。

        1 改造前狀態(tài)

        改造前這些加熱爐分散布局于生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)不同地方,每次生產(chǎn)工藝開(kāi)始前都需要操作人員分赴現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各個(gè)加熱爐進(jìn)行加熱過(guò)程溫度參數(shù)和目標(biāo)溫度參數(shù)設(shè)置。由于這些加熱爐型號(hào)老舊,涉及多個(gè)型號(hào)、加熱主回路不同、采用的溫控表不盡相同、溫控表的參數(shù)設(shè)置方法各異,因此需要操作人員記住多種型號(hào)的溫控表參數(shù)設(shè)置方法,對(duì)操作人員有一定要求。此外,在生產(chǎn)工藝進(jìn)行過(guò)程中,還需操作人員定時(shí)往返于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各加熱爐的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)、抄寫(xiě)記錄,工作量大且繁瑣,易出錯(cuò)。

        2 改造后目標(biāo)

        改造后目標(biāo):各加熱爐的控制方法統(tǒng)一,能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制和狀態(tài)管理,提升控制自動(dòng)化水平。改造后具體要求實(shí)現(xiàn)以下功能:(1) 各加熱爐工藝參數(shù)設(shè)置方法相同,降低了操作人員設(shè)定工藝參數(shù)要求;(2) 遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)各加熱爐開(kāi)啟、關(guān)閉和工藝參數(shù)設(shè)定;(3) 各加熱爐升溫速度可調(diào);(4) 實(shí)現(xiàn)對(duì)各加熱爐的遠(yuǎn)程狀態(tài)管理,能實(shí)時(shí)顯示各加熱爐的過(guò)程溫度并自動(dòng)記錄,便于歷史查詢;(5) 當(dāng)某一加熱爐超溫時(shí)系統(tǒng)能自動(dòng)報(bào)警并告知是哪臺(tái)加熱爐超溫,便于遠(yuǎn)程采取相應(yīng)處理措施。

        3 改造方案

        3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這些分散的加熱爐的遠(yuǎn)程集中控制和管理,在改造中采用了計(jì)算機(jī)控制。為了便于以后系統(tǒng)擴(kuò)容,控制系統(tǒng)采取了開(kāi)放式設(shè)計(jì),即使以后有新增加熱爐也可納入該系統(tǒng)進(jìn)行集中控制和管理,而不需要對(duì)該系統(tǒng)做較大的改變,以便提高效率和節(jié)約成本。通過(guò)對(duì)原有加熱爐的狀態(tài)檢查分析,發(fā)現(xiàn)這些加熱爐一共來(lái)自于3個(gè)不同廠家,一共涉及4個(gè)型號(hào),采用4種不同的溫控表。除了一款溫控表帶通訊功能外,其余溫控表均不帶通訊功能。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制并且在最大程度上不改變各加熱爐原有結(jié)構(gòu)以及加熱回路和控制回路,需要將原有的溫控表升級(jí)更換為帶通訊功能的溫控表。同時(shí)由于這些加熱爐后端加熱回路和控制回路不一致,因此升級(jí)后的溫控表必須根據(jù)加熱回路具體的控制信號(hào)類型選配不同的輸出模塊。由于這些加熱爐分散布局于現(xiàn)場(chǎng)各地,相互之間相距較遠(yuǎn),因此需采用具備RS485通訊接口的溫控表。由于計(jì)算機(jī)自帶串口多為RS232通訊接口,因此必須進(jìn)行RS485—RS232通訊轉(zhuǎn)換。改造后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        圖1 加熱爐集中控制、管理結(jié)構(gòu)圖

        3.2 溫度檢測(cè)與加熱控制

        為了不改變?cè)屑訜釥t結(jié)構(gòu),各加熱爐原有的溫度檢測(cè)單元、電加熱主回路、加熱控制信號(hào)均不做改變。仍然采用各加熱爐原有的測(cè)溫傳感器,包括熱電偶和三線制溫度傳感器Pt100。雖然這些傳感器類型不盡相同,但是只需要按照更換后的溫控表接線方式接入并且在上位機(jī)設(shè)定對(duì)應(yīng)的傳感器類型即可,這樣就在最大程度上保持了烘箱的原有結(jié)構(gòu)。溫度檢測(cè)回路如圖2所示,圖中所示為三線制鉑電阻組成的測(cè)溫回路;熱電偶測(cè)溫方式類同,區(qū)別僅在具體接線方式上。

        圖2 測(cè)溫回路

        因原加熱爐有3種型號(hào)的溫控表不具備通訊接口和程序段控溫功能,故必須進(jìn)行更換升級(jí)。廈門宇電公司的AI-808P數(shù)顯溫控表采用先進(jìn)的AI人工智能調(diào)節(jié)算法,超調(diào)小,具備自整定(AT)功能、擁有手動(dòng)/自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換功能和程序分段控制功能。該溫控表具備5個(gè)功能模塊插座:輔助輸入、主輸出、報(bào)警、輔助輸出及通訊接口模塊,最能滿足本改造對(duì)儀表的需求。儀表的信號(hào)輸入類型可以自由設(shè)置為各種常用的熱電偶、熱電阻,能夠滿足這些加熱爐各種不同類型測(cè)溫傳感器的接入需求;同時(shí)還可根據(jù)加熱爐加熱回路控制信號(hào)不同分別選配可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出模塊、SSR電壓輸出模塊和可控硅觸發(fā)輸出模塊。此外,為了實(shí)現(xiàn)通訊,每塊儀表均要求配置帶電氣隔離的RS485通訊模塊。

        3.3 上位機(jī)及監(jiān)控軟件

        計(jì)算機(jī)在整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中處最上層,相對(duì)于各受控加熱爐稱為上位機(jī);其作用為通過(guò)與AI-808P數(shù)顯溫控表通訊,實(shí)現(xiàn)加熱控制參數(shù)的設(shè)置和對(duì)各加熱爐狀態(tài)及溫度的實(shí)時(shí)巡檢。

        工藝操作人員通過(guò)上位計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話,通過(guò)操作界面將操作指令和工藝參數(shù)下傳給溫控表,同時(shí)讀取各加熱爐反饋回來(lái)的溫度并實(shí)時(shí)記錄。即工藝人員通過(guò)上位機(jī)將過(guò)程控制參數(shù)、目標(biāo)溫度參數(shù)、溫度報(bào)警閾值等參數(shù)傳遞給各溫控表,由溫控表內(nèi)置的人工智能算法對(duì)各加熱爐進(jìn)行實(shí)時(shí)控溫,上位機(jī)僅負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)、管理和溫度數(shù)據(jù)的處理。

        監(jiān)控組態(tài)軟件采用宇電公司的AIDCS9.0網(wǎng)絡(luò)版,便于以后與其他設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制。該組態(tài)軟件安裝在上位計(jì)算機(jī),與AI儀表配套使用,共同構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng),通過(guò)RS485通訊控制現(xiàn)場(chǎng)AI儀表就像直接操作儀表設(shè)置參數(shù)一樣。

        下面簡(jiǎn)要談一下AIDCS9.0監(jiān)控軟件使用方法。使用前首先需要通過(guò)儀表按鍵設(shè)置AI-808P控溫表地址,這樣監(jiān)控軟件才能對(duì)其進(jìn)行操作,注意地址相互之間不能重復(fù)。第二,通過(guò)監(jiān)控軟件對(duì)各溫控表按照設(shè)置的實(shí)際地址進(jìn)行配置,如圖3所示。第三,配置好各加熱爐溫控表地址以后就可以通過(guò)監(jiān)控軟件設(shè)置各溫控表的參數(shù),需要設(shè)置的參數(shù)主要包括:接入的溫度傳感器類型、顯示的小數(shù)點(diǎn)位數(shù)、上下限溫度以及報(bào)警閾值。其中比例、積分和微分3個(gè)參數(shù)可以手動(dòng)設(shè)置,但最好通過(guò)儀表的自整定來(lái)確定。即用戶在儀表實(shí)際控溫范圍的50%~80%內(nèi)利用儀表的自整定功能確定P、I、D 3個(gè)工藝參數(shù),這樣就可以省去人工調(diào)試P、I、D參數(shù)的麻煩,大大縮短調(diào)試時(shí)間并且提高控溫精度。同類型的加熱爐這3個(gè)參數(shù)大致相同,可直接使用。溫控表參數(shù)設(shè)置如圖4所示。

        圖3 儀表地址配置

        圖4 溫控表參數(shù)配置

        當(dāng)這些基本參數(shù)設(shè)置完畢以后就可以進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)置,工藝參數(shù)主要是指某臺(tái)加熱爐具體的程序段控溫參數(shù)、目標(biāo)溫度參數(shù)和報(bào)警閾值等。圖5為程序段控溫參數(shù)設(shè)置畫(huà)面,可以根據(jù)工藝需求實(shí)現(xiàn)多達(dá)30段程序控溫。

        圖5 程序段控溫設(shè)置

        每設(shè)置完畢一臺(tái)加熱爐的控溫參數(shù)均需單獨(dú)下載。參數(shù)設(shè)置完畢后就可以運(yùn)行監(jiān)控軟件對(duì)加熱爐實(shí)施控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)了。圖6所示為某臺(tái)儀表的監(jiān)控畫(huà)面,可以從該監(jiān)控子畫(huà)面清楚地看到該臺(tái)加熱爐設(shè)定的目標(biāo)溫度SV值、當(dāng)前溫度PV值及輸出控制信號(hào)MV值。通過(guò)該監(jiān)控軟件,可以根據(jù)工藝需求定時(shí)記錄各加熱爐的實(shí)時(shí)溫度并產(chǎn)生電子表格報(bào)表;用戶根據(jù)需求可查詢?nèi)我鈺r(shí)間段歷史數(shù)據(jù)。

        圖6 儀表實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面

        4 結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)利用AI-808P數(shù)顯智能溫控表和AIDCS9.0監(jiān)控組態(tài)軟件成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)十余臺(tái)電加熱爐的升級(jí)改造,改造后實(shí)現(xiàn)了對(duì)多臺(tái)分散布局的電加熱爐的遠(yuǎn)程集中控制與管理,滿足了工藝生產(chǎn)需要,極大提升了工藝的自動(dòng)化水平,同時(shí)降低了設(shè)備故障率,具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

        [1] 宇電.AI V7.0人工智能工業(yè)調(diào)節(jié)器使用說(shuō)明書(shū)[Z]

        [2] 劉林虎.新型溫控裝置在天津爐控溫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器,2006(4)

        [3] 張曉林.AI儀表在RS-485通信中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造,2006(16)

        2014-08-27

        王中原(1970—),男,四川綿陽(yáng)人,高級(jí)工,主要從事機(jī)電一體化工作。

        李志平(1966—),男,四川綿陽(yáng)人,技師,主要從事機(jī)電一體化工作。

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