<化工行业应用>厦门宇电智能仪表在翔鹭涤纶纺纤AIFCS温控系统中的应用
2011/3/2 11:03:00
概述
翔鹭涤纶纺纤HDT-3T机台现场总线型温控系统采用AIBUS现场总线型总体设计，以AI-2000工业级触摸屏电脑作为上位机，多台AI调节器通过AIBUS通讯协议现场联接，触摸屏电脑直接与AI调节器通过RS-485串行通讯实现90个通道温度集中监控。AI调节器上的所有参数可以在触摸屏中显示，也可用触摸屏电脑设定下载，数据显示刷新率高，便于实时监控，温度控制在±0.1℃。本系统同时监控四条拉丝生产线。
制程工艺要求
在涤纶纺纤后道生产工序中，每个涤纶拉丝HDT-3T假捻机台有45个加热缸存放联苯热媒分液相与气相，所需控制的温控加热区共有45个液相，45个气相检测点，为了对涤纶长丝改变其物理特性，需要软化过程，在涤纶拉丝HDT-3T假捻机台加热缸中的联苯热媒加热控制来软化长丝创造拉升条件，不同的长丝拉升软化温度不同。由于原机台温控系统老旧，控制品质不高，不适应制程要求，拟对现有T机台的温控系统进行改造，每个T台假捻机有45个加热缸，分两层：下层联苯热媒液相加热控制输出驱动SSR至加热管，上层汽相45个监测，每T台控制系统有90个通道。经系统改造采用AI调节器、AI巡检仪通讯表与AI-2000液晶触摸式工业平板电脑之间通讯，完全实现集中控制。一台触摸屏电脑可以同时与90个测控点通讯，通讯方式为RS-485串行通讯，这样所有温控表中的控制信息与数据信息都在触摸屏电脑上统一管理、分配。
系统组成
系统结构图如下 ：
测控系统
整个测控系统包括AI-2000触摸屏电脑、AI调节器、铂电阻PT100、SSR固态继电器、电加热管。
触摸屏电脑选用宇电AI-2000工业级触摸屏电脑（TOUCH PC），不仅可运行WINDOWSCE 、LINUX等各种嵌入式操作系统及软件，也可运行WINDOWS 98等PC操作系统及软件，应用丰富灵活，能全面取代无纸记录仪、人机界面等产品。显示屏采用10.4英寸TFT真彩色液晶屏幕，配合触摸式屏幕操作，显示画面直观清晰，操作简便。同时采用CF电子盘，解决了普通硬盘不耐震动的问题，可应用于工业现场。具有一个RS232通讯接口、1个RS485通讯接口，1个并行打印口、1个USB接口、1个PS/2鼠标接口，1个键盘接口、1个RJ45以太网口。
触摸屏电脑中安装有宇电工控组态软件AIFCS产品，用户无需系统组态即可直接使用，该软件与宇光仪表配套使用共同构成智能仪表现场总线系统，本工程与该软件配套的仪表有AI708、AI708M，共90个通道。触摸屏电脑上的并行口还可以直接和打印机连接实时或定时打印当前或历史数据。利用触摸屏中电脑内置的RS485通讯口与AI708、AI708M温控表直接通讯。通讯方式RS485；仪表采用AIBUS通讯协议，8个数据位，1个或2个停止位，无校验位，数据采用16位求和校验，它的纠错能力比奇偶校验高数万倍，可确保通讯数据的正确可靠。
温控仪表选用宇电具有通讯功能的AI系列仪表，该仪表采用AI人工智能调节方式，是利用模糊规则进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法进行调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化，具有无超调，高精度，参数确定简单，对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。其整体调节效果比一般PID算法及模糊调节算法均更优越。
主要功能描述
本系统由上位机（工业极触摸屏电脑）和下位机（宇光AI智能仪表）二层结构组成：上位机负责对现场设备连接的所有智能仪表的数据进行监控、处理和辅助控制；下位机（宇光AI智能仪表）负责对现场设备的数据采集并控制现场设备的正常运行。
现场设备实时数据的采集和保存
同时采集机台90个通道的热电阻（PT100）的实时数据，在同一画面显示所有仪表数据的数值及状态，并同时把数据保存成文件进行历史数据储存。
工艺流程的动态显示
按客户的工艺流程在画面上显示虚拟的现场设备的布置情况，动态的显示设备的在线状态，在传感器及其他相关设备实际安装的位置标上相应的标号和数据，更直观的让用户了解画面上的数据的实际来源，在事故发生时更能提高解决事故的效率。
设备报警的产生、处理、保存及查询
系统按照客户的要求设置好报警产生时间、形式、长短和解除方式，实时快速准确的进行报警。并保存每一次报警的报警类型、报警时间、应答时间、结束时间、报警时报警后的实时数据、操作人员等，客户需要的信息，对报警数据的查询更可方便客户进行事故分析。
历史数据的显示及查询
实时数据保存成文件后，可在历史数据查询画面进行数据查询，客户可以很方便的调出进行数据比较和数据分析，以便吸取经验更好的控制整个系统，提高生产效率。数据也可以保存成Excel可以打开的文件，用USB口拷贝到其他工控机进行保存备份。
实时曲线和历史曲线的显示
曲线功能使数据的显示更为易懂，同时显示气相和液相两个传感器的数据趋势，使产品质量更容易控制。实时曲线、历史曲线的切换和强大曲线查询功能使曲线的使用更简便灵活。
对多台智能仪表内部参数的统一设置和分别设置
同时控制所有仪表的启动、停止、报警限值、仪表设定值进行设定，也可单独任意设定一台仪表的参数值，使上位机辅助控制变得快速准确。
对操作人员的权限管理
系统登录方式分为系统启动登录、系统运行期间登录、退出系统时登录。权限按照客户要求进行多重分级，防止不相关的操作员误操作，造成事故。设置管理员权限使用户能够在系统运行时增加、删除用户、分配权限、修改密码。
结语
本系统在厦门翔鹭涤纶纺纤（厦门）有限公司已经成功运行二年多，现场运行证明基于AIBUS现场总线和AI-2000工业级触摸屏电脑的AIFCS计算机监控系统，无论从软件还是硬件设计上均较为合理，运行可靠，操作方便，具有很强的抗干扰性，大大提高了企业生产效率，使其工业自动化水平又跃上一个新的台阶。
翔鹭涤纶纺纤HDT-3T机台现场总线型温控系统采用AIBUS现场总线型总体设计，以AI-2000工业级触摸屏电脑作为上位机，多台AI调节器通过AIBUS通讯协议现场联接，触摸屏电脑直接与AI调节器通过RS-485串行通讯实现90个通道温度集中监控。AI调节器上的所有参数可以在触摸屏中显示，也可用触摸屏电脑设定下载，数据显示刷新率高，便于实时监控，温度控制在±0.1℃。本系统同时监控四条拉丝生产线。
制程工艺要求
在涤纶纺纤后道生产工序中，每个涤纶拉丝HDT-3T假捻机台有45个加热缸存放联苯热媒分液相与气相，所需控制的温控加热区共有45个液相，45个气相检测点，为了对涤纶长丝改变其物理特性，需要软化过程，在涤纶拉丝HDT-3T假捻机台加热缸中的联苯热媒加热控制来软化长丝创造拉升条件，不同的长丝拉升软化温度不同。由于原机台温控系统老旧，控制品质不高，不适应制程要求，拟对现有T机台的温控系统进行改造，每个T台假捻机有45个加热缸，分两层：下层联苯热媒液相加热控制输出驱动SSR至加热管，上层汽相45个监测，每T台控制系统有90个通道。经系统改造采用AI调节器、AI巡检仪通讯表与AI-2000液晶触摸式工业平板电脑之间通讯，完全实现集中控制。一台触摸屏电脑可以同时与90个测控点通讯，通讯方式为RS-485串行通讯，这样所有温控表中的控制信息与数据信息都在触摸屏电脑上统一管理、分配。
系统组成
系统结构图如下 ：
测控系统
整个测控系统包括AI-2000触摸屏电脑、AI调节器、铂电阻PT100、SSR固态继电器、电加热管。
触摸屏电脑选用宇电AI-2000工业级触摸屏电脑（TOUCH PC），不仅可运行WINDOWSCE 、LINUX等各种嵌入式操作系统及软件，也可运行WINDOWS 98等PC操作系统及软件，应用丰富灵活，能全面取代无纸记录仪、人机界面等产品。显示屏采用10.4英寸TFT真彩色液晶屏幕，配合触摸式屏幕操作，显示画面直观清晰，操作简便。同时采用CF电子盘，解决了普通硬盘不耐震动的问题，可应用于工业现场。具有一个RS232通讯接口、1个RS485通讯接口，1个并行打印口、1个USB接口、1个PS/2鼠标接口，1个键盘接口、1个RJ45以太网口。
触摸屏电脑中安装有宇电工控组态软件AIFCS产品，用户无需系统组态即可直接使用，该软件与宇光仪表配套使用共同构成智能仪表现场总线系统，本工程与该软件配套的仪表有AI708、AI708M，共90个通道。触摸屏电脑上的并行口还可以直接和打印机连接实时或定时打印当前或历史数据。利用触摸屏中电脑内置的RS485通讯口与AI708、AI708M温控表直接通讯。通讯方式RS485；仪表采用AIBUS通讯协议，8个数据位，1个或2个停止位，无校验位，数据采用16位求和校验，它的纠错能力比奇偶校验高数万倍，可确保通讯数据的正确可靠。
温控仪表选用宇电具有通讯功能的AI系列仪表，该仪表采用AI人工智能调节方式，是利用模糊规则进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法进行调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化，具有无超调，高精度，参数确定简单，对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。其整体调节效果比一般PID算法及模糊调节算法均更优越。
主要功能描述
本系统由上位机（工业极触摸屏电脑）和下位机（宇光AI智能仪表）二层结构组成：上位机负责对现场设备连接的所有智能仪表的数据进行监控、处理和辅助控制；下位机（宇光AI智能仪表）负责对现场设备的数据采集并控制现场设备的正常运行。
现场设备实时数据的采集和保存
同时采集机台90个通道的热电阻（PT100）的实时数据，在同一画面显示所有仪表数据的数值及状态，并同时把数据保存成文件进行历史数据储存。
工艺流程的动态显示
按客户的工艺流程在画面上显示虚拟的现场设备的布置情况，动态的显示设备的在线状态，在传感器及其他相关设备实际安装的位置标上相应的标号和数据，更直观的让用户了解画面上的数据的实际来源，在事故发生时更能提高解决事故的效率。
设备报警的产生、处理、保存及查询
系统按照客户的要求设置好报警产生时间、形式、长短和解除方式，实时快速准确的进行报警。并保存每一次报警的报警类型、报警时间、应答时间、结束时间、报警时报警后的实时数据、操作人员等，客户需要的信息，对报警数据的查询更可方便客户进行事故分析。
历史数据的显示及查询
实时数据保存成文件后，可在历史数据查询画面进行数据查询，客户可以很方便的调出进行数据比较和数据分析，以便吸取经验更好的控制整个系统，提高生产效率。数据也可以保存成Excel可以打开的文件，用USB口拷贝到其他工控机进行保存备份。
实时曲线和历史曲线的显示
曲线功能使数据的显示更为易懂，同时显示气相和液相两个传感器的数据趋势，使产品质量更容易控制。实时曲线、历史曲线的切换和强大曲线查询功能使曲线的使用更简便灵活。
对多台智能仪表内部参数的统一设置和分别设置
同时控制所有仪表的启动、停止、报警限值、仪表设定值进行设定，也可单独任意设定一台仪表的参数值，使上位机辅助控制变得快速准确。
对操作人员的权限管理
系统登录方式分为系统启动登录、系统运行期间登录、退出系统时登录。权限按照客户要求进行多重分级，防止不相关的操作员误操作，造成事故。设置管理员权限使用户能够在系统运行时增加、删除用户、分配权限、修改密码。
结语
本系统在厦门翔鹭涤纶纺纤（厦门）有限公司已经成功运行二年多，现场运行证明基于AIBUS现场总线和AI-2000工业级触摸屏电脑的AIFCS计算机监控系统，无论从软件还是硬件设计上均较为合理，运行可靠，操作方便，具有很强的抗干扰性，大大提高了企业生产效率，使其工业自动化水平又跃上一个新的台阶。
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