摘要：敘述宇電AI-808調(diào)節(jié)器成功地在中國鋁業(yè)某化學品車間高溫氧化鋁制造工藝過程中的應用。介紹系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程、結構組成及過程控制的實現(xiàn)，該控制系統(tǒng)充分采用標準化、模塊化、系統(tǒng)化進行設計，配置靈活、組態(tài)方便，從而大大提高系統(tǒng)的可靠性及降低設備的生產(chǎn)成本，現(xiàn)場應用效果較好。

關鍵詞  AI-808 調(diào)節(jié)器  配料系統(tǒng)  過程控制  比例調(diào)節(jié) 

1、概述
    低鐵、低硅、高白原晶等超細氫氧化鋁系列產(chǎn)品，是從生產(chǎn)過程中直接分離出來的，它的粒徑在0.8-1.0μm之間，具有均勻、單晶的結晶形態(tài)。超細物料的烘干，在超細產(chǎn)品的生產(chǎn)中是道非常重要的一道工序。產(chǎn)品烘干的品質(zhì)直接決定產(chǎn)品的質(zhì)量、售價與市場。這就要求烘干溫度和物料量成一定的比例關系。該系統(tǒng)中除正常的控制系統(tǒng)外，宇電AI-808調(diào)節(jié)器起到了舉足輕重的作用。

2、系統(tǒng)工藝過程和結構組成
2、1系統(tǒng)工藝過程
    超細氫氧化鋁和硼酸由上道分別通過調(diào)速皮帶秤和定量給料機按照配方混合給料，通過螺旋給料機后送入高溫回轉窯進行燒結，再經(jīng)過冷卻筒冷卻，生成高溫氧化鋁，zui后經(jīng)過定量包裝秤包裝成成品入庫。

2、2系統(tǒng)結構組成
    系統(tǒng)主要對2種物料進行配比（如硼酸和氫氧化鋁），主要由原料車間車間主皮帶、定量給料機（調(diào)速皮帶秤）、硼酸定量給料機、螺旋給料機、高溫回轉窯、冷卻筒、成品包裝秤和1臺工業(yè)控制微型計算機及組態(tài)軟件等組成。其中定量給料機（內(nèi)嵌電子皮帶秤）主要由儀表控制柜（內(nèi)嵌電腦積算儀和AI-808智能調(diào)節(jié)器等）、變頻器柜組成。其結構組成如圖1所示。

圖1  系統(tǒng)結構組成圖

3、控制系統(tǒng)工作原理
    系統(tǒng)運行時，下料控制主要是通過電子配料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(jīng)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(yè)控制機（上位機）、以4～20mA模擬電流信號傳送給宇電AI-808調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器將該信號與DCS送來的設定值進行比較運算后，將4～20mA的模擬信號送給變頻器，再由變頻器去調(diào)節(jié)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(nèi)，進而得到可靠的產(chǎn)品質(zhì)量。
閉環(huán)控制系統(tǒng)結構框圖如圖2所示：

圖2  閉環(huán)控制系統(tǒng)結構框圖

3、系統(tǒng)配置方案及其實施
3、1上位機單元
    上位機采用研華IPC-610工控機，采用SIEMENS組態(tài)軟件，256點。它能與稱重控制儀表和AI-808智能調(diào)節(jié)器進行通訊：讀取數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)；并與PLC進行的通訊：讀取I/O狀態(tài)，發(fā)送I/O指令；具有報警、故障查詢及打印功能；組態(tài)畫面真實反映實時狀態(tài)；工程設定及配方輸入多樣，適應工況能力較強；軟件設有不同的訪問權限，可讓不同權限的人操作不同的內(nèi)容?，F(xiàn)場控制柜如圖3所示。
 
圖3  現(xiàn)場控制柜
 
3、2下位機單元
（1）稱重控制儀表
    稱重控制儀表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(nèi)容。并通過4～20mA線性模擬輸出將瞬時流量信號傳送給AI-808調(diào)節(jié)器。
（2） 宇電AI-808人工智能調(diào)節(jié)器
    該系統(tǒng)選用宇電AI-808型（V7.0版）調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器和V6.5版調(diào)節(jié)器比較，采用了新的接線端子排布方式，全新設計的具有10個LED指示燈的顯示面板；增加了加熱/冷卻雙輸出功能，第二輸出可自由定義為電流或時間比例輸出規(guī)格；報警采用單邊回差；支持多達4路報警及事件輸出操作；采樣速率提升1倍，能實現(xiàn)更快速的閥門控制。
在AI-708型調(diào)節(jié)器的基礎上還具備手動/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(diào)節(jié)器可顯示測量值和設定值，具有先進的AI人工智能調(diào)節(jié)算法,無超調(diào), 自整定AT功能和自動/手動雙向無擾動切換及用戶參數(shù)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。它與一般的PID調(diào)節(jié)器相比，由于采用模糊規(guī)則進行PID調(diào)節(jié)，能在降低超調(diào)的同時提高響應速度。而一般PID算法能地控制被調(diào)節(jié)對象，但有超調(diào)大、PID較難確定、對擾動恢復慢等缺點。采用模糊調(diào)節(jié)算法，能適應大滯后對象，超調(diào)小，易確定參數(shù)，但它控制的效果比較差，控制曲線會產(chǎn)生微小的鋸齒形波動。 
    AI人工智能調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)算法一方面對PID算法加以改進，如在PID調(diào)節(jié)中增加微分積分作用；另一方面又采用模糊調(diào)節(jié)規(guī)則，在誤差較大時，運用模糊算法進行調(diào)節(jié)，以*消除PID飽和積分現(xiàn)象。當誤差趨小時，采用改進后的PID算法進行調(diào)節(jié)，具有無超調(diào)、高精度控制、參數(shù)確定簡單等特點。
人工智能調(diào)節(jié)算法具備學習功能，能自動學習系統(tǒng)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的控制。
    該系統(tǒng)中通過AI-808調(diào)節(jié)器接收電腦積算器發(fā)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(fā)送4～20mA的信號給變頻器，通過變頻器來控制圓盤給料機，從而達到預定的配比，由此可見AI-8-8調(diào)節(jié)器在本系統(tǒng)中的重要性。該系統(tǒng)中AI-808調(diào)節(jié)器的具體型號為AI-808AI4-X-L1-L1-S4-N。具體設置見表一：
表一AI-808參數(shù)表
HIAL  70     P   30   Sc   0     bAud  9600   EP4 
LoAL  -0.5   t   12   OPt  4     dL    3      EP5 
dHAL  99.99  Ct1 5    oPL  0     run   1      EP6 
dLAL  99.99  Sn  15   oPH  100   Loc   1      EP7 
dF    3      diP 2    ALP  5503  EP1          EP8 
CtrL  3      diL 0    CF   8     EP2   
M5    20     diH 20   Addr 1-2   EP3   

（3）可編程控制器
選用SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300型PLC，電源307-1KA01-0AAC一塊,CPU315-2AG10-0AB0一塊,網(wǎng)絡適配卡CP343-1 一塊，數(shù)字輸入模塊321-1BH02-0AA0十塊，數(shù)字輸出模塊322-1BH01-0AB0四塊，模擬量模塊SSM331-TKF02-0AB0八塊。編程軟件為WINCC組態(tài)軟件等。
（4）變頻器
變頻器選用富士公司生產(chǎn)的FRN3.7G11S-4CX。

4、結束語
    該系統(tǒng)07年11月份驗收投入使用，通過用戶現(xiàn)場半年多時間的使用情況來看，系統(tǒng)的可靠性好，操作簡單，維護方便，系統(tǒng)的精度高，不但保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，同時又克服了環(huán)境污染問題，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益，系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠與AI-808調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定可靠性是分不開的，是宇電AI-808在有色金屬方面應用又一經(jīng)典案例。
 

作者介紹：工程師，主要從事自動化控制和過程控制，現(xiàn)在省部級以上雜志發(fā)表科技論文近40篇。本人先后在合鋼、新鋼等焦化廠，催化劑廠、有色、化肥廠等相關行業(yè)多次使用過AI-808調(diào)節(jié)器，現(xiàn)場使用效果良好。