宇電AI分體式無紙記錄儀的應用

關鍵詞：工藝流程圖功能、AI分體式無紙記錄儀

一、概述
   無紙記錄儀近十年來發展迅猛、應用廣泛、功能強大、從有紙到無紙、從模擬量無紙記錄儀到總線式無紙記錄儀，從單純的數據記錄功能到有控制功能的分體式無紙記錄儀。
分體式無紙記錄儀的出現【新一代真彩人機界面＋有通信功能的采集控制顯示儀表或模塊】組建的分體式無紙記錄儀系統填補了控制加記錄小型化設置的空白，使快速組建小型FCS總線型監控系統成為現實，使無紙記錄儀有了新用途。
   分體式無紙記錄儀主要致力于添加更多的附加功能，在功能上主要是增加了流程圖功能：觸摸操作控制設備的運行、顯示設備運行的狀態。針對一系列基本的溫度、壓力、流量與濕度PID控制監測，在流程圖添加設備動畫狀態用開關量的輸入輸出控制電氣設備。對于要求，組建小型FCS總線型監控系統；例如【隧道窯、熱處理退火老化電爐溫度控制系列產品、電力、冶金、化工溫度壓力流量過程控制系統、多媒體科學教學設備、冷藏庫或倉庫、污水監測及應用】，控制測量點從1點到～32個控制測量點。

二、系統功能
   分體式無紙記錄儀應用領域廣泛：覆蓋了工業、農業、交通、科技、環保、國防、文教衛生、人民生活，其產品已主要應用于化工、熱電、石化、制藥、冶金、機械、電爐、熱處理、食品、造紙及、科研實驗等領域。有著良好的市場需求和巨大的發展潛力。具體應用如：獨立的電爐、窯爐控制、恒壓供水、血庫監控、深冷凍箱、環境實驗室各種連續生產監控的場所，更適用于有批量控制、流量累積的非連續生產和質檢測試等需要間斷顯示記錄的場合。系統貫徹了柔性設計理念，所有輸入通道的信號類型均可隨需設置更改，每個記錄數據的存儲時間可根據要求來設置記錄數據采樣間隔，并且能方便的轉存于活動硬盤。記錄數據可用計算機圖形軟件來閱讀，故障分析，數據還可轉換為Excel能打開的文本格式，并且管理人員可以通過分體式無紙記錄儀的數據傳統功能在局域網內監控調閱該系統的實時及歷史記錄數據。測量輸入、控制輸出：采用固定的模式RS485現場總線來組建，用【HMI人機界面】＋有通信功能的【采集控制顯示儀表或模塊】。采集控制顯示儀表或模塊對象可以是：溫度、壓力、流量、物位、濕度。。。。的測量、報警、運算、變送；采集控制記錄數據的傳感器信號可以是：熱電偶、熱電阻、標準電壓、標準電流、頻率量、開關量輸入輸出、等常規工業現場信號，傳感器可以輸入混全應用；控制的執行器可以是：電動調節閥、氣動調節閥、電磁閥、可控硅、固態繼電器、交流接觸器、開關量輸入、輸出控制功能繁多，應有盡有�，F場總線也叫開放式網絡，隨時減少增加擴展控制節點。 每臺記錄儀可選擇2、4、6、8、12、16、18、22、32通道 。AI系列顯示控制模塊；按序排列；統一管理；上下位機相互獨立、互不干擾、通電就能顯示管理的系統架構；系統組建簡單易用、節約投資：從設計、安裝、投運到正常生產運行及檢修維護，體現出相當的優越性。采用RS485現場總線型系統是現場儀表和控制系統輸入輸出之間的全數字化、雙向、多站通信的系統。一對雙絞線或一條電纜上通�？蓲旖佣鄠�設備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設計與接頭校對的工作量也大大減少。使用戶得以節約大量的電纜及補償導線的費用。此外，在設計過程中充分考慮到現場技術與操作人員的實際需求，使用者完全不需要計算機技術知識，這要了解工藝對測量點、控制點的要求；選擇儀表模塊型號，從容掌握儀表模塊的功能就可以，簡單方便，即買即用。  
   計算機的操作方式：軟件界面有固定的觸摸按鍵點：開機全屏顯示數據畫面，點擊【START】按鍵，進入菜單點擊功能鍵如：【儀表屏】、【光柱圖】、【歷史趨勢】、【數據報表】、【報警信息】、【數據導出】、【儀表設置】；控制程序的【啟動】【暫停】【停止】等固定的操作方法。      
   分體式無紙記錄儀初始化及應用操作：
   點擊【START】按鍵：初始化設置選【儀表設置】用戶登錄密碼【111】；按地址號設置通道名稱：如【TIC-101】；AI儀表主機型號如：【AI808P】；計量單位【 ℃ 】；
   儀表參數：點擊【參數上載】部分參數：上下限報警、報警回差、正負偏差報警、報警定義、傳感器信號輸入規格【SN＝？】、小數點位置；如要修改參數后點【參數下載】；
點擊【START】按鍵：應用操作選【儀表屏】全屏顯示數據；“點擊”數據框進入【單條曲線】畫面，“點擊”【SV】設置儀表給定值； “點擊”【AUTO】操作平臺808/808P程序表【手/自動】切換，再“點擊”【MV】手動輸出量的設定；“點擊”操作平臺控制程序【啟動】、【停止】、【暫�！�；  
應用方便、自由控制：通電就能應用、自由自在來控制 具有觸摸功能的實時顯示器無紙記錄儀。配合下位AI系列采集顯示控制模塊，來實現數據監控，PID調節或程序配方調節、遠程手操器、開關量輸出等功能；實現了AI系列產品RS485總線型智能化控制器集一體的自動識別超級終端，AI系列顯示控制模塊與HMI觸摸屏的完美組合�？此坪唵蔚挠布�、軟件組合在一起二次開發出價格低、應用方便的監控系統組合產品。讓系統組合、自由控制掌握在您的手中，方便留給用戶，困難留給廠家。
   【流程圖功能】顯神威！對于DCS控制系統來說，過程控制現場不單是有溫度、壓力了；、流量還有電機控制、設備狀態顯示來表達工藝流程。用生動形象的圖形畫面來描述現場生產工藝流程，是整個工業現場的縮影。它不僅僅是一個圖畫，有控制按鈕與現場實時數據同時顯示，從而使得操作員具有十分直觀的遠程控制。軟件編輯還可實現軟PLC開關量輸出的功能，時鐘的記時控制、開關量輸出記數功能。在流程圖中按鈕是可用的；控制按鈕連接AI-3013D5開關量8路繼電器輸出模塊，地址設33號（軟件已定制好），流程圖中的開關按鈕可控制4臺電機啟停；連接AI-3011D5開關量8個輸入干接點，地址設37號，顯示設備運行狀態；點擊流程圖中的數據框如：【TIC-101】將回到該【實時畫面】通道。
   根據客戶要求用任意編輯的應用軟件來定制流程圖；－控制電機啟停【干接點開關量輸入、輸出】或其他要求。
   該系統已在長時間、千臺套現場穩定運行記錄和良好的用戶口碑，是一款成熟可靠值得信賴的產品。三、應用案例
案例一、隧道烘箱加熱控制系統                                             
   隧道烘箱加熱控制系統：由測量、調節控制和電源裝置三個部分組成，溫度控制器及鎳鉻 硅鎳熱電偶配套使用，電阻爐測量和控制均配制的AI人工智能數字式程序調節器來完成，小型控制柜內部裝有超溫保護輸出控制交流接觸器斷電，溫度控制采用移相觸發器控制可控硅或過零觸發可控硅電路和電流互感器，接線端子板等電氣元件。溫度控制器的溫控儀表選用的是AI人工智能調節器，熱電偶將爐內溫度轉換為電平信號，經過溫控儀表內單片機控制參數自整定進行運算，控制輸出至移相模塊，經過VR的調節改變移相角的大小來控制可控硅導通角的大小來控制電爐的平均加熱功率，當接近設定溫度時，爐內斷續加熱保持爐內的設定溫度。恒溫時控按設定程序升溫，程序是按【溫度－時間－溫度】的格式來程序升溫，在恒溫段時間保持恒溫控溫精密，進入保持狀態后，溫度波動��；具備多種溫控器可供選擇；
   采用了分體式無紙記錄儀①可減少視讀和人為操作誤差，大大提高了工作效率； ②設有多種保護功能，設有事件輸出、超溫、過載、短偶保護報警功能記錄；提高了安全性及可靠性；③設有50段升溫專用程序，可以按不同實驗要求自行設定升溫過程；④選配有通訊功能的儀表快速連接總線式無紙記錄儀⑤AI總線式無紙記錄儀是對老產品的改造和升級換代產品。 
   由于隧道烘箱加熱控制系統是采用通訊功能的數字調節儀表來控制電爐可控硅，就需要記錄電爐控溫曲線�？刂乒癜惭b數字式AI-2057無紙記錄儀，通過RS485通訊接口，采用上下位機的方式，能方便地與AI智能程序型PID溫度調節器配合使用。
   分體式無紙記錄儀在電爐程序控溫時在觸摸屏上可顯示雙曲線運行圖、屏內儲存15段升降溫程序、程序圖形重顯；可即時設置、讀取，上下傳升溫、恒溫、降溫程序配方；無紙記錄儀曲線圖。在屏上控制操作程序儀表【啟動】【停止】【暫停】、在運行狀態下切換【手動/自動】狀態，手動控制輸出量即時修改【段號】，指定運行段；及修改儀表控制參數等多種功能；追憶記錄的溫度曲線數據。數據報表、報警報表的打印。
   隧道烘箱加熱控制系統在流程圖中按鈕連接AI-3013D5開關量8路繼電器輸出模塊，地址設33號（軟件已定制好），流程圖中的開關按鈕可控制4臺電機啟停；連接AI-3011D5開關量8個輸入干接點，地址設37號；控制鼓風、排風機同時顯示設備運行狀態；點擊流程圖中的溫度數據框如：【TIC-101】就回到該【實時畫面】通道畫面。
案例二、真空燒結爐
   真空燒結爐采用手動與自動調節方式，要實現自動連續保壓，自動按程序加壓及減壓，自動按程序控制升降速度，自動控制位移位置等高難控制。溫度控制分二段進行，低溫段為鎢錸高溫熱電偶，高溫段為紅外測溫儀，溫度、壓力，升降速度，位移距離、真空度等數據均可在觸摸屏界面顯示、控制與記錄，配合AI-3011可實現相關動作的狀態顯示 。燒結爐的小車、爐門、加熱絲、風機、氣體的流動狀態。加熱的程序控制多能一一在觸摸屏上控制顯示。電控系統程序溫度控制器＋開關量輸入輸出就，可實現全自動、半自動、手動三種運行方式，操作靈活。  對流加熱，針對一些真空退火爐加工工藝要求加熱溫度低、裝爐量大的特點，在真空退火爐內部可裝有對流風機，保證在退火過程中加熱速度快、均溫效果好的需求。                                             
案例三、熱溶膠機全屏顯示智能控制器
婦幼衛生用品應用：所有的婦女衛生巾，嬰兒、成人尿褲尿片，及床墊，離不開熱熔膠涂布系統的協助，完成生產程序。
   熱溶膠機智能控制器特點：熱溶膠機采用總線式無紙記錄儀＋4個7048D54路PID控制12路加熱回路，實現通道全屏顯示觸摸。操作每個控制模塊為4路PID外形D5/E5型DIN導軌安裝方式，D5模塊安裝寬度僅為22.5mm，連接1394線宇電E8手持編程器，方便編程。內建RS485通訊接口，實現遙控、聯動、監測和記錄。觸摸屏實現通道全屏顯示、記錄采用1～4G的CF卡海量記錄、觸摸控制編程實現軟PLC功能【主閘控制】【順序加熱】、【倒計時結束】、【手動/自動】、【控制/待機】、【開啟/停止】、。各通道獨立控制互不干擾。實現多機聯網計算機統一管理。溫度控制熱溶膠機12個溫區；
   在每臺熱溶膠機無紙記錄儀觸摸屏控制器、設置溫度控制儀表AI-7048D5型地址1～12號；設置開關量儀表AI-3013D5型開關量模塊地址33號；
   按照設計要求編程實現熱溶膠機的控制要求。
1、進入系統設置：開機上電在屏上設定密碼111數字，15分鐘重新設置進入。觸摸【開始】選【流程圖】界面操作！
2、自整定設置：儀表自整定要進入單臺儀表參數表，觸摸【開始】觸摸【數據】點擊單臺儀表的【PV】值，選【At】設定【1】，選數字按【確定】就開始自整定了。
3、開機時間設置：觸摸 【主閘設定】鍵設置北京時間24小時制，閉合時間【7：】 時【：00】分與斷開時間【18：】時【：00】分；按【啟動】【確定】退出即生效。屏幕顯示【主閘閉合】屏幕顯示凹陷；到斷開時間顯示【主閘斷開】。再次進入【主閘設定】 一定要點擊【啟動】【確定】退出即生效 ；如要斷開主閘要設定斷開時間，設好后按【啟動】【確定】退出即生效。 
    例：星期一早晨7：00閉合交流接觸器，下午18：00斷開交流接觸器，其中時間都可設定
（開關量輸出模塊AI-3013模塊接點D0閉合，在外部要接中間繼電器接點轉換）；
4、順序加熱設置：觸摸【設定1】設置順序加熱。設置1表溫度【180】℃；溫差設定【10】℃；設定好了以后按【順序加熱】即開始；在流程圖面板上也可按【順序加熱】開始；溫度可設定；
5、倒計時時間設置：觸摸【倒計時時間設定【5】分】，控制屏要顯示倒計時時間【 0 】；設置倒計時開關接點閉合時間【1】分、斷開設【 0 】分斷開1分鐘結束；如設閉合【1】分斷開【1】分，時間可設定輪回閉合斷開提醒； 按【確認】退出。時間可設定；開關量輸出模塊3013接點D1接通；
6、控制、待機、時間段設置：點擊【開啟 / 停止】設置【時間段】【溫度值】：
設定控制時間【13：】時【：30】分，溫度控制【180】℃；
設定待機時間【12：】時【：00】分，溫度控制【100】℃；
7、自動、手動設置：觸摸【自動 / 手動】紐，
在【手動】位按【待機】下傳給定值100℃；在【控制】位下傳180℃；
在【自動】位不能按【控制 / 待機】鎖住。按設定好的時間/溫度值自動運行；
案例四、超低溫深冷箱
深冷處理是利用冷媒作為冷卻介質，對材料進行程序化深冷處理(-196℃)和低溫回火，從而達到改善和強化金屬材料性能的目的。深冷處理是近年來國際上新出的一種改善和強化金屬材料性能的新工藝技術，是目前較有效、較經濟的一種技術手段。
   程序溫度控制深冷箱主要是針對金屬材料的低溫處理、低溫回火和時效／應力釋放或樣品冷凍需要的不同降溫速率要求等而研制的。深冷處理改性技術對節省材料，提高工作效率，提高加工質量，降低成本具有十分明顯的效果，該技術的優良特性可以和當今各種鍍膜技術、離子注入技術組合、即深冷處理+鍍膜(注入)技術，形成新的工藝技術，總之，深冷處理技術在十分廣泛的領域均可得到應用。                                                             
   在人機界面實時監控多臺SZDJLSLX-4186型超低溫深冷箱，在觸摸屏流程圖上實時監控運行狀態，群控低溫深冷箱，用開關量輸入模塊AI-3011D5M\模塊來實現低溫深冷箱運行狀態的反應。
①實時程序監控6個數據，運行狀態與數據同時顯示，動畫編輯安裝通訊地址來安排連接。
②觸摸屏參數設置、升降溫程序配方曲線保存上傳、下載：
   對于518P、708P、808P程序參數設置，點擊【A】框，進入【手/自動、編程設置控制平臺】；圖5所示的編程界面：出現【通道一   程序編排設置】；程序編排平臺用組別配方來設置程序段【C01】和【T01】表示，以【組1】為例：點擊選中【組1】點擊組名【C01】下面的數據框輸入溫度值【250】（注：在溫度欄C01輸入的數值要放大10倍如25℃輸入的數據是【250】放大10倍）；點擊組名T01下的時間段寫入實際時間值分鐘如15分鐘寫入【15】；設置好程序配方選中配方組如：【組1】在菜單條中點擊【查看】可看到已編排的曲線圖形；點擊【返回】；選中編輯好的配方組【組1】點擊【下載】操作，已編排的程序就下傳給程序儀表；即時可操作【運行】【停止】【暫停】【手動】【自動】【返回】。采用【上傳驗證】儀表中的程序曲線來檢驗程序是否下傳，程序配方可保存15組程序在觸摸屏中。
   深冷箱配備了程序控溫儀，無紙記錄儀實現了自動控制。宇電AI程序儀表對深冷箱溫度均勻控制大到了預定的目標：低溫段控溫均勻度值<1℃；②高溫段控溫均勻度<2℃。這個性能指標完全避免了工件批處理時因在工作腔中擺放位置不同，而引起深冷處理效果的迥異。從根本上解決了以前深冷處理過程的不穩定，解決了批處理工件次品多這種通病，將我國小型深冷設備技術推向了一個新的高峰。 
案例五、教學設備自動化過程實驗裝置
   國家1997年始，就要求學校有計劃、有步驟地組建校院二級管理的實驗中心。在按照國家級示范中心的標準建設中心的過程中，明確實驗課教師的崗位職責，著重培養學生掌握基本操作、技能和方法，同時培養學生獨立思考及獨立工作的能力， 為今后化學課程的學習和進行科研工作打下基礎。杭州言實科技有限公司、天津市天大北洋化工實驗設備有限公司與廈門宇電自動化科技有限公司聯合開發的自動化儀表實驗裝置：自動化過程實驗系統；化工原理實驗裝置；化工單元實訓系統；已廣泛應用在國內各大科研院校。                                       
   基本型過程控制實驗裝置是為了適應高等院校本科學的需要而定制開發的一種簡潔集成的過程控制實驗裝置�；�本型過程控制實驗裝置 。
控制對象 ：不銹鋼儲水箱、有機玻璃三容水箱 、不銹鋼帶夾套電加熱鍋爐。 
系統動力設備 ：格蘭富單相泵 ，電加熱管 。 
檢測傳感器 ：擴散硅壓力液位傳感變送器 ；渦輪流量計和流量變送儀 ； Pt100熱電阻溫度測量變送器 。

執行機構 ：單相可控硅調壓裝置，用于調節電加熱管的加熱功率；調節閥，用于調節一路供水的流量；變頻器，通過調節離心泵的轉速以控制另一路供水的流量。

控制裝置 ：用于數據采集與控制的A/D與D/A轉換模塊；數字控制器， AI708/808智能調節儀； PLC系列可編程邏輯控制器(S7-200等) 。
   填料精餾塔實驗臺采用下列控制方式：填料精餾塔綜合實驗臺就地自帶的智能儀表及AI-2057觸摸屏數字無紙記錄儀上位控制系統。

填料精餾塔綜合實驗臺         
   對于系統要求批量控制加料工藝，在AI-3070觸摸屏總線式無紙記錄儀上設定批量控制給定值，輸入框中輸入需要加料的量【123456】；同時要在觸摸屏上看到批量控制的瞬時流量值的變化【123456】，達到控制量開關量關閉電磁閥的動作，再次開啟設定Act批量控制動作時間。
   AI-708HAI2L4S主機為廈門宇電AI-708H智能流量積算儀,外型為96×96。插入模塊后，輸入為頻率/開關量型號輸入的光電隔離數字輸入接口，包含12VDC電壓輸出；輸出為繼電器大容量觸點常開式（阻容吸收）輸出（265VAC/2A）；帶光電隔離RS485通訊接口。
控制操作：批量控制給定值”下面的輸入框中輸入需要加料的量，然后點擊【確定】即打開批量控制繼電器，加料開始，有管道輸料的動畫，【進料量】也會對應增加，當【批量累積流量】和【批量控制給定值】 一致時加料停止，并自動關閉該裝置的電磁閥。
案例六、文物環境保護系統
   重慶大足石刻千手觀音造像搶救性保護工程方案，大足石質文物保護中心作為中國與意大利合作建設的一個文物保護項目，大足石刻建立了環境監測站。如今，大足石刻的主要文物景區大氣環境質量符合國家大氣環境質量一級標準。 方案分別明確了千手觀音保護的主要工作。   
   此是根據中意兩國政府2004年簽訂的諒解備忘錄而開展的文化遺產保護合作項目。今年10月組建主要包括建立分析實驗室、修復工作室、文物區區域環境監測、文物區微環境監測、文物本體監測、
   信息處理系統等六大方面。該項目完成后，將使大足石刻的科研保護在全國達到一流水平，實現一次新的飛躍。針對大足石刻正在遭受的風化、巖體垮塌、水患等危害，重慶大足石刻藝術博物館專門配備了全自動電子分析天平、分光光度計、體視顯微鏡等科研實驗設備，加強了文物監測監控工作，為石刻的有效保護提供科學依據。重慶大足石刻藝術博物館副館長黎方銀說，高科技手段的運用，為延續大足石刻文物的生命起到了良好效果。
   項目開展以后確定現場采用總線式無紙記錄儀配合濕度傳感器等組建監控系統，通過網絡數據穿透功能上傳計算機監控中心。                          
   監控系統安裝在文物監測監控站，為石刻的有效保護提供科學依據。千手觀音造像開鑿于南宋年間，石龕高７．７米、寬１２．５米，造像雕刻于１５米至３０米高的崖壁上，有１００７只手臂，而且每只手掌中還有一只眼睛，因此又名“千手千眼觀音”。大足石刻１９９９年被列入世界文化遺產名錄。
   重慶大足石刻藝術博物館副館長黎方銀說，高科技手段的運用，為延續大足石刻文物的生命起到了良好效果。
   該項目結束后，對窟內保護檢測進行了評估，得到專家肯定和認同。

三、分體式無紙記錄儀數據處理
   分體式無紙記錄儀是采用外插CF卡來保存加密數據；數據保存按先進先出的原則，轉存數據點立即保存；數據處理有三種方式：

1、數據通過讀卡器在PC上直接打開，數據備份至計算機上，CF卡存儲數據用讀卡器在PC上用圖形軟件直接打開；

2、可通過微型打印機打印數據報表、曲線；

3、通過串行COM2口備份Excel電子表格數據至上位計算機。數據報表按年/月/日/小時來保存數據源文件。
   采用PC閱讀圖形軟件將CF卡上的數據集中管理，便于用戶查詢數據報表，查看歷史曲線，并可以對其進行打印的功能。    圖形軟件顯示界面  。                      
   點擊【查看報表】按鈕，可以顯示打開的記錄數據與報警記錄的文件或是用戶從CF卡里查詢到的數據，以報表的形式顯示出來；            
   微型打印機方式
   配備維修打印機在觸摸屏上直接點擊打印按鈕可打印歷史數據、曲線。
   數據曲線查詢打印：手動設置查詢的報表時間內容，打印每行5個數據；
   數據曲線即時打印：手動打印當前剛剛采集到的報表內容，每行5個數據，連續換行；

五、結束語：
   【分體式無紙記錄儀】就是采用計算機的語言來記錄數據，它是用傳統的【HMI人機界面】＋有通信功能的【采集控制顯示儀表或模塊】組建的數字無紙記錄儀系統。把有通訊功能的顯示控制儀表或有通訊功能的模塊就近相對集中或分散安裝在工業現場，節約了大量的連接傳感器的導線及控制回路的控制導線。采用2根RS485屏蔽雙絞通訊總線就把控制命令及采集數據傳輸上來，來實現無紙記錄的功能，總線式記錄儀安裝體積小，帶電拔插，不受外界干擾，內存1～4G的CF電子儲存卡，按4通道4G卡計算記錄的時間可達12年以上。數字無紙記錄儀加入流程圖功能使組建后就是一套計算機FCS控制系統，所以說分體式無紙記錄儀的發展前景遠大。