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    作者簡介：張兄華，男，高級工程師，主要研究領域為自動化控制和過程控制。

    摘要：敘述宇電AI-808調節器成功地在濟南某控釋肥生產線上的應用，重點介紹系統的生產工藝過程、工作原理、配置方案的實現及使用效果。

    關鍵詞： AI-808調節器；變頻器；控釋肥；比例調節 

    1 概述

    我國是農業大國，人口眾多，土地相對較少，大都依靠增加施肥量來提高作物產量，然而過度施肥，會造成土壤嚴重板結和地表、地下水的污染。相關數據顯示肥料用量愈大的地區，污染愈嚴重，究其原因主要是肥料利用率太低。磷、鉀不及使用量一半，氮利用率甚至達不到30%，經濟效益和生態效益資源損失巨大。如何提高肥料的利用率，降低污染，讓養分釋放與作物養分吸收同步，成為新型肥料產業的發展方向。而施用控釋肥料不僅能改善生態環境，降低地下水及表水的污染，而且能節約大量的煤、電、天然氣等不可再生資源，市場前景巨大。

    2 系統工藝過程和結構組成

    控釋肥(Controlled-Release Fertilizers，簡稱CRFs)，是以各種調控機制使其養分最初釋放延緩，根據作物需求控制肥料養分的釋放量和釋放速度，從而保持肥料養分的釋放與作物需求相一致，達到提高肥效的目的。生產工藝較之傳統肥料制作工藝更復雜，其生產工藝過程與結構組成如下。

    2.1系統工藝過程

    原料通過斗提機送入儲料倉，再由皮帶輸送機（調速電子皮帶秤）將原料送入轉鼓預熱窯，通過轉鼓預熱窯進行處理后進入下道工序，最后生成成品，最后由電子包裝機進行稱重包裝入庫。金鐘電子主要為該生產線提供皮帶輸送機及有關的控制部分，該部分主要由儀表控制柜（內嵌電腦積算儀和AI-808智能調節器等）和變頻器柜等組成，用于控制輸送的物料量，需要進行變頻調速，否則會嚴重影響成品的質量，該部分在整個系統中起著關鍵的作用，而宇電AI-808調節器則在變頻調速這一環節起到舉足輕重的作用。其結構組成如圖1所示。

                 

                                    圖1 系統結構組成圖

    2.2控制系統工作原理

    系統運行時，下料控制主要是通過皮帶輸送機（調速電子皮帶秤）對輸送的物料進行計量，由控制儀表接收稱重信號和速度信號，經處理后轉化為累計值和瞬時流量，并將累計值、瞬時流量信號由RS-485口傳送給工業控制機（上位機），以4～20mA模擬電流信號轉化成1～5V電壓信號傳送給宇電AI-808調節器，PID調節器將該信號與設定的目標值進行比較運算后，將4～20mA的模擬信號送給變頻器，再由變頻器去調節輸送機的轉速，當流量增大時，降低輸送機的轉速，反之提高輸送機的轉速，從而使得輸送物料的流量和階段累計量均保持在設定的范圍內，進而得到可靠的產品質量。控制系統結構框圖如圖2所示。

                 

                                 圖2 控制系統結構框圖

    3 系統配置方案及其實施

    3.1積算器

    積算器是電子皮帶秤的核心部件，它接受來自秤體上的重量信號和速度信號，并計算出瞬時流量和累計量，可顯示累重、瞬時流量、皮帶速度、皮重、報警信號內容。瞬時流量信號以4～20mA模擬電流信號轉化成1～5V電壓信號的形式傳送給宇電AI-808調節器。

    3.2 宇電AI-808人工智能調節器

    （1）AI-808的特點

    AI-808是功能增強型調節器。除具備AI-708型調節器的所有功能外，還具備外給定、手動/自動無擾動切換操作功能，具備手動自整定和顯示輸出值等，以及用作伺服放大器直接控制閥門位置的比例輸出。AI人工智能調節器可顯示測量值和設定值，具有先進的AI人工智能調節算法，無超調, 自整定AT功能和自動/手動雙向無擾動切換及用戶參數編程等功能；同時還帶有4～20mA線性模擬輸入輸出、RS-485串行通訊接口及繼電器報警輸出等接口。

    AI-808與一般的PID調節器相比，價格低，功能強，可靠性好，性價比高。由于其采用模糊規則進行PID調節，能在降低超調的同時提高響應速度。而一般PID算法能精確地控制被調節對象，但有超調大、PID較難確定、對擾動恢復慢等缺點。采用模糊調節算法，能適應大滯后對象，超調小，易確定參數，但它控制的效果比較差，控制曲線會產生微小的鋸齒形波動。 

    AI-808人工智能調節算法具備學習功能，能自動學習系統特性。當自整定完成后，即使初次控制時效果較差，第二次使用時也能獲得非常精確的控制。

    （2）AI-808型號的選取

    該系統中通過AI-808調節器接收電腦積算器發送來的4～20mA瞬時流量信號，通過與自身設置的目標值進行比較，發送4～20mA的信號給變頻器，通過變頻器來控制給料電機，從而達到預定的給料量，由此可見AI-808調節器在本系統中的重要性。該系統中AI-808調節器的具體具體型號為AI-808-A2-X4-L2-L2-S4-N(AC220V)。具體模塊功能如下：

    A2 表示帶光柱；
    X4 光電隔離的線性電流輸出模塊，且不占用儀表內部隔離電源；
    L2 繼電器觸點開關（壓敏電阻吸收）輸出模塊。

    （3）AI-808具體參數的設置：

              

    3.3可編程控制器

    選用SIEMENS公司生產的S7-200型PLC，主要用于現場設備的起停控制、連鎖控制和保護控制。

    3.4變頻器

    變頻器選用富士公司生產的FRN2.2G11S-4CX，主要接收AI-808送來的信號，并對減速電機進行控制。

    4 系統調試及應用效果

    4.1系統調試

    由于AI-808調節器是金鐘電子多年使用的老產品，對其性能參數比較熟悉，在調節過程中基本沒有出現很多困難，進展比較順利。

    4.2當前應用效果

    系統自2008下半年投入運行以來來，使用效果較好，具體表現在以下幾方面：

    （1）系統的維護量較小

    由于宇電AI-808能夠自動進行變頻調節，確保設備穩定可靠運行，維護工作量較小，滿足24小時連續工作，大大提高生產效率。

    （2）系統可靠性大大提高

    系統采用宇電AI-808智能調節器，同時PLC、變頻器等均采用進口器件，使得系統投入運行以來一直運行穩定。

    （3）產品的合格率較高

    應生產工藝需要，人工設定PID的目標值，由PID進行變頻控制，從而大大地提高了產品的質量和合格率。

    5 結語

    該系統自08年下半年驗收投入使用以來，系統的精度高，可靠性好，操作簡單，維護方便，不但保證了產品的質量和產量，同時又克服了環境污染問題，為企業創造良好的經濟效益。系統的穩定可靠與關鍵器件AI-808調節器的穩定可靠性是分不開的，可成功推廣應用到有關化工行業。