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     一、概述 

    近三年來，我們在六套產品檢測裝置的建立中先后使用了廈門宇電的產品，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、風量控制、開關控制、對熱差式質量流量計的控制、流量積算、計算機組態(tài)管理。

    二、儀表控制

    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，可實現閥位的任意角度調節(jié)。如圖1所示。

                                  圖1：用作閥門開度控制

    在閥門投入使用前，用標準信號校驗儀對閥門定位器的4～20mA電流信號進行統(tǒng)調，按照表1設置參數，可達到使用要求。實驗數據見表2。

                             表1：AI-808儀表用于“閥門開度控制”的參數設置

                                     表2：閥門開度實驗數據表


    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，驅動加熱電爐。加熱電爐保溫差、散熱較快，當環(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。根據環(huán)境溫度，適當調整參數OPL、OPH值。進行手動自整定，自整定結束后，適當減小M5，增大t，這樣可以得到較為滿意的效果。參數設置見表3，實驗數據見表4。

                                 表3：AI-808儀表用于“控溫”的參數設置

                                     表4：溫度實驗數據表


    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，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，根據加濕量的要求，適當調整OPH參數，配合使用手動自整定方法，達到了控制要求。參數設置見表5，實驗數據見表6。

    4. 風量控制

    與一體化智能孔板流量計、變頻器、風機作風量控制。如圖4所示。

    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。

    選用風機時，考慮到流量范圍的覆蓋情況，使其能在調節(jié)頻率的狀態(tài)下，滿足風量的要求。

    以“三墾力達”變頻器為例，調整變頻器參數，使其在6～65Hz范圍內，適應AI儀表輸入的要求，滿足風機電機特性的需求。

    AI儀表在上述閉環(huán)控制中，用手動自整定可的滿意結果。參數設置見表7，實驗數據見表8。

    5. AI-301ME5用于開關控制

    與兩位按鈕開關、接觸器組成門電路，實現了在實驗現場和計算機上均可啟停設備的功能。如圖5所示。

    AI-301ME5型開關量模塊沿用了AI儀表的模塊化設計，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路開關量輸入模塊或1～2路開關量輸出模塊。

    在試驗系統(tǒng)中，我們均選用了S通訊模塊和5個開關量輸出模塊，與現場操作的帶燈按鈕構成門電路，以完成對100多臺儀表和實驗設備的啟停。

    6. 對熱差式質量流量計的控制

    與質量流量控制器和流量顯示儀組成質量流量控制系統(tǒng)。如圖6所示。

    通過對熱差式質量流量計的電流信號輸出、輸入控制，實現對流量的較高精確控制。參數設置見表9，實驗數據見表10。

    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。

    特制孔板流量計的壓力值經差壓變送器變換為4～20mA的電流信號，用于流量測量精度要求不太高的場合。參數設置見表11，實驗數據見表12。

    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，經過了嚴格的測試，可靠性高，更換驅動程序和板卡，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據庫。

    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，數據格式為一個起始位，八位數據，無校驗位，一個或兩個停止位。通訊傳輸數據的波特率可調為1200～19200 bit/S（波特率為19200時需配高速光耦的通訊模塊）。

    2．AI-301ME5型開關量模塊的使用

    開關量模塊上的D0～D9狀態(tài)對應10H參數的低10位，當對某一位置“1”時該觸點閉合，置“0”時斷開，上位機對開關量模塊“寫” 狀態(tài)時使用BitSet（Var , bitNo, OnOff ）函數，“讀”狀態(tài)時使用Bit（Var , bitNo）函數。

    3．組態(tài)與管理

    根據要求，組態(tài)結果能對現場的溫度、濕度、流量、風量進行監(jiān)測和控制，并對工藝數據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備啟停。根據以上要求，我們在AI系列儀表上安裝上S4通訊模塊，設置不同的儀表ID地址，并把波特率設置為9600bit/S，在上位機的軟件開發(fā)平臺上，新建多個設備名稱，每個設備的波特率和數據格式都要確認滿足AI-BUS通訊的要求，并且每一個設備的地址要和下位機儀表的地址相對應。計算機組態(tài)管理如圖8所示。

    在數據詞典里建立變量表，變量可分為內部變量和外部變量，根據要求我們建立了多個測量值變量（PV）、設定值變量（SV）、輸出值變量（MV）以及相應的手自動轉換變量（CTRL）與PID參數變量（M5、P、T）、開關量模塊的整型變量。以上變量均為外部變量，另外為了完成動畫和其他設計的要求，例如“報表”等等，還需要建立一些內部變量作為中間變量使用。

    歷史數據庫的設計，為了能夠完成對歷史數據的記錄和打印要求需要建立歷史數據庫，在一般系統(tǒng)中，組態(tài)王自帶的歷史數據庫就能滿足要求，我們的系統(tǒng)中就是利用了組態(tài)王自帶的數據庫。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數據交換功能，也使用SQLSERVER來做數據庫。

    圖形界面是工業(yè)控制軟件中的重要內容，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，過程控制實時數據顯示/歷史數據顯示以及報警等。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。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，過程控制實時數據報表顯示/歷史數據報表顯示。

    實踐證明，組態(tài)王方便于設計人員開發(fā)組態(tài)軟件，同時也便于操作人員使用組態(tài)軟件，與國內同行業(yè)軟件相比，具有一定的領先性

    四、使用效果 

    根據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%，；風量控制精度可達±2%F.S；對質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。

    該系統(tǒng)投入使用近兩年來的運行情況表明：價格經濟、性能可靠、通用性強的AI系列儀表的宜人化設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，方便了設計人員和使用人員，實現了人機隔離和遠距離控制，很好地滿足了檢測裝置的設計要求。

    參考文獻：

    ⑴ 張化光.何希勤.《模糊自適應理論及其應用》.北京:北京航空航天大學出版社,2002.

    ⑵ 陽憲惠.《現場總線及其應用》.北京:清華大學出版社,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 廈門宇光電子技術有限公司.《AI人工智能調節(jié)器 使用說明書V6.5》.廈門. 宇電公司.2002.