廈門宇電小型DCS的應(yīng)用：鐘罩式燒結(jié)爐

一、概述：         
    黃石市黃岡摩擦片公司是我國大的摩擦片生產(chǎn)企業(yè)。應(yīng)用鐘罩式燒結(jié)爐燒結(jié)金屬摩擦片在各類汽車及轎車上得到。鐘罩式燒結(jié)爐是公司重要設(shè)備之一，幾十年來公司一直沒有停止對(duì)鐘罩爐的改進(jìn)和提高，不斷推陳出新，使之適應(yīng)更廣闊的生產(chǎn)領(lǐng)域。該公司近期采用宇電AI計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配合AI808PAI5X3+JK6L1L1S4改造有快速冷卻系統(tǒng)的鐘罩爐，不僅能在升溫、保溫階段對(duì)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，還可以在降溫階段對(duì)溫度進(jìn)行控制。使每一批次的處理時(shí)間大大縮短，大地提高了生產(chǎn)效率。
    在采用宇電AI808PAI5X3+JK6L1L1S4后的快速冷卻系統(tǒng)的鐘罩爐，使陶瓷型轎車剎車片”在研發(fā)過程中，通過配方優(yōu)化試驗(yàn)，解決了摩擦系數(shù)高與磨耗量大、使用壽命短的矛盾，解決了高而平穩(wěn)的摩擦系數(shù)與無噪音的矛盾，成功開發(fā)出了摩擦系數(shù)熱衰退率小、使用壽命長、制動(dòng)舒適的新一代高性能陶瓷型配方剎車片產(chǎn)品。通過對(duì)密度、壓制溫度、壓力與時(shí)間、固化溫度與時(shí)間等工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)，確定了佳工藝參數(shù)，成功解決了產(chǎn)品壓制、固化產(chǎn)生汽泡裂紋的難題，為產(chǎn)品的性能控制提供了工藝保證。產(chǎn)品正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化實(shí)驗(yàn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和外市場前景。 

二、強(qiáng)對(duì)流罩式退火爐簡介
    強(qiáng)對(duì)流光亮罩式退火爐主要適用于黃銅帶、青銅帶、異型銅帶、紫銅帶、各類銅管、造幣材料、帶鋼、復(fù)合帶材、軟磁和硬磁合金、銅合金線材、標(biāo)準(zhǔn)件材料、不銹鋼帶等幾十種材料。 鐘罩爐大裝料直徑3.2M，裝料高度高達(dá)4M，大裝爐量80T。 　　罩式爐由一個(gè)加熱罩、兩個(gè)爐座、兩個(gè)內(nèi)罩和閥架等組成。加熱元件采用電阻帶均勻的懸掛在爐膛的四周，并用陶瓷螺釘加以固定。        
車間生產(chǎn)中與儀表調(diào)試

    在爐座的正中央都裝有一臺(tái)強(qiáng)對(duì)流的風(fēng)機(jī)，通過電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來帶動(dòng)葉輪達(dá)到強(qiáng)對(duì)流的目的，從而使?fàn)t膛內(nèi)的溫度達(dá)到均勻，該風(fēng)機(jī)的電機(jī)為水冷密封雙速電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)高、低速轉(zhuǎn)換，通入冷卻水后可確保電機(jī)的軸承不會(huì)因發(fā)熱而損壞。在爐座上裝有與內(nèi)罩密封的水冷橡膠密封圈，以便達(dá)到密封的效果。

三、溫控器的選用：
    電氣控制柜采用PID過零觸發(fā)溫控調(diào)節(jié)儀來調(diào)節(jié)爐內(nèi)的功率和溫度，并安裝有超溫報(bào)警功能 。并根據(jù)需要制作上位機(jī)，組態(tài)軟件動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)控制狀態(tài)。
    儀表的選擇：系統(tǒng)中我們采用了的AI人工智能調(diào)節(jié)器。AI調(diào)節(jié)器是控溫系統(tǒng)的核心部分，AI儀表創(chuàng)性地采用了平臺(tái)概念，將非常專業(yè)化的數(shù)字調(diào)節(jié)儀表轉(zhuǎn)為平臺(tái)化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，采用的是AI人工智能調(diào)節(jié)算法是采用模糊規(guī)則進(jìn)行PID調(diào)節(jié)的一種算法，在誤差大時(shí)，運(yùn)用模糊算法調(diào)節(jié)，以消除PID飽和積分現(xiàn)象，當(dāng)誤差趨小時(shí)，采用改進(jìn)后的PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能在調(diào)節(jié)中自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶被控對(duì)象的部分特征以使效果優(yōu)化。
    自整定方法簡單應(yīng)用方便：由于自整定執(zhí)行時(shí)采用位式調(diào)節(jié)，經(jīng)2~3次振蕩后，儀表內(nèi)部微處理器根據(jù)位式控制產(chǎn)生的振蕩，分析其周期、幅度及波型來自動(dòng)計(jì)算出M 5、P、t等控制參數(shù)。具有無超調(diào)、、參數(shù)確定簡單、對(duì)復(fù)雜對(duì)象也能獲得較好的控制效果等特點(diǎn)。
    在使用過程中AI調(diào)節(jié)器 結(jié)合PID調(diào)節(jié)、自學(xué)習(xí)及模糊控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自整定/自適應(yīng)功能，及無欠調(diào)的調(diào)節(jié)，性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器。

四、系統(tǒng)架構(gòu)：
    整個(gè)控制系統(tǒng)我們采用了計(jì)算機(jī)監(jiān)控用RS485通訊總線技術(shù)，由于RS485總線技術(shù)具有良好的實(shí)時(shí)性、可靠性、抗干擾能力及檢錯(cuò)能力，所以在一些條件比較苛刻的場合里廣泛應(yīng)用。通過串口實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控，其畫面包含：現(xiàn)場模擬圖、溫度壓力顯示、設(shè)備接地故障狀態(tài)指示、各種參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)溫度曲線圖、設(shè)定溫度曲線圖以及報(bào)警信息。系統(tǒng)控制對(duì)象。
    在系統(tǒng)中由于AI系列儀表的出色性能，宇電又開發(fā)出基于AI儀表并具備現(xiàn)場總線特性的AIFCSV9.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。AI儀表相當(dāng)于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中的各個(gè)控制單元，利用RS485作為現(xiàn)場通訊總線，采用宇電自行開發(fā)的AIBUS通訊協(xié)議，可在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)儀表功能操作如實(shí)時(shí)讀取測量值、給定值、設(shè)置參數(shù)、自動(dòng)/手動(dòng)無擾動(dòng)切換、調(diào)整手動(dòng)輸出值、啟動(dòng)/運(yùn)行/停止程序，并具備開關(guān)量輸入/輸出操作能力。開放式結(jié)構(gòu)隨意添加控制儀表。   

五、溫度控制功能   
    控制系統(tǒng)我們采用了 宇電AI-808PAI5X3L1L1S4溫控表：AI－808P程序型儀表用于需要按一定時(shí)間規(guī)律自動(dòng)改變給定值進(jìn)行控制的場合。它具有強(qiáng)大的編程及操作能力，可進(jìn)一步提高控制設(shè)備的自動(dòng)化程度。它具備50段程序編排功能，可設(shè)置任意大小的給定值升/降斜率；具有跳轉(zhuǎn)、運(yùn)行、暫停及停止等可編程/可操作命令，可在程序控制運(yùn)行中修改程序；具備二路事件輸出功能。可通過報(bào)警輸出控制其他設(shè)備聯(lián)鎖動(dòng)作，進(jìn)一步提高設(shè)備自動(dòng)化能力；可通過安裝外部開關(guān)執(zhí)行程序運(yùn)行/暫停/停止等操作，以實(shí)現(xiàn)連鎖、同步啟動(dòng)運(yùn)行或方便操作；具有停電處理模式、測量值啟動(dòng)功能及準(zhǔn)備功能，使程序執(zhí)行更有效率及更完善。

1、功能及概念：    
程序段：段號(hào)可從1－30，當(dāng)前段(STEP)表示目前正在執(zhí)行的段。    
設(shè)定時(shí)間：指程序段設(shè)定運(yùn)行的總時(shí)間，單位是min，有效數(shù)值從1－9999。    運(yùn)行時(shí)間：指當(dāng)前段已運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到設(shè)置時(shí)間時(shí)，程序自動(dòng)跳下一段運(yùn)行。    
跳轉(zhuǎn)：程序段可編程為自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到1－30段中的任意段執(zhí)行，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制。通過修改STEP的數(shù)值也可實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)。    
運(yùn)行/暫停（run/HoLd）：程序在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，計(jì)時(shí)，給定值按預(yù)先編排的程序曲線變化。程序在暫停狀態(tài)下，停止計(jì)時(shí)，給定值保持不變。儀表能在程序段中編入暫停操作，也可由人隨時(shí)執(zhí)行暫停/運(yùn)行操作。暫停狀態(tài)下儀表仍然保持調(diào)節(jié)功能。
停止（stoP）：執(zhí)行停止操作，將使程序停止運(yùn)行，此時(shí)運(yùn)行時(shí)間被清0，事件輸出開關(guān)復(fù)位，并且停止控制輸出。在停止?fàn)顟B(tài)下執(zhí)行運(yùn)行操作，則儀表將從STEP設(shè)置的段號(hào)啟動(dòng)運(yùn)行程序。可在程序段中編入自動(dòng)停止的功能，并同時(shí)對(duì)運(yùn)行段號(hào)STEP值進(jìn)行設(shè)置。也可人為隨時(shí)執(zhí)行停止操作（執(zhí)行后STEP被設(shè)置為1，不過用戶可再進(jìn)行修改）。    
事件輸出：由程序編排發(fā)生?？稍诔绦蜻\(yùn)行中控制2路報(bào)警開關(guān)動(dòng)作，以方便控制各種外部設(shè)備同步或連鎖工作。    
停電/開機(jī)事件：指儀表接通電源或在運(yùn)行中意外停電，可提供多種處理方案供用戶選擇。用戶可以通過設(shè)置儀表的參數(shù)（run）設(shè)置儀表重新上電后的運(yùn)行狀態(tài)。準(zhǔn)備（rdy）/測量值啟動(dòng)功能：在啟動(dòng)運(yùn)行程序由于爐體的溫度和儀表設(shè)置的初始溫度之間有偏差，并且其差值大于正（或負(fù)）偏差報(bào)警值(dHAL及dLAL)時(shí)，儀表并不立即進(jìn)行正（或負(fù)）偏差報(bào)警，而是先將測量值調(diào)節(jié)到其誤差小于偏差報(bào)警值，此時(shí)程序也暫停計(jì)時(shí)，也不輸出偏差報(bào)警信號(hào)，直到正、負(fù)偏差符合要求后才再啟動(dòng)程序。準(zhǔn)備/測量值啟動(dòng)功能用于設(shè)置無法預(yù)知升／降溫時(shí)間的段也十分有用。要允許或取消準(zhǔn)備/測量值啟動(dòng)功能，可在run參數(shù)中進(jìn)行設(shè)置。準(zhǔn)備/測量值啟動(dòng)功能可保證了運(yùn)行整條程序曲線的完整性，準(zhǔn)備/測量值啟動(dòng)功能用于解決啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)測量值與給定值不一致而對(duì)程序運(yùn)行產(chǎn)生的不確定性，以獲得率、完整并符合用戶要求程序運(yùn)行結(jié)果。