宇電AI溫度控制分體式無紙記錄儀應用

關鍵詞：溫度控制、數據記錄儀

一、概述：

溫度控制分體式記錄儀廣泛應用在化工、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。作元素分析測定做燒結、一般小型鋼件淬火、退火、回火等熱處理時加熱用，高溫爐還可作金屬、陶瓷的燒結、溶解、分析等高溫加熱用，特別適用于煤質分析試驗，在煤的灰分、揮發分的測定以及煤灰成份的分析。

溫度控制記錄儀對溫度精確控制各類執行器可控硅、固態繼電器、交流接觸器、電動調節閥、氣動調節閥、電磁閥等。

二、溫度控制分體式無紙記錄儀的系統架構　　

創新應用【真彩人機界面觸摸屏】組建宇電【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】徹底改變了無紙記錄儀的結構，進入了計算機應用的范疇。

AI-2070真彩人機界面觸摸屏，7英寸屏（16:9）、與AI系列儀表相連；可選2、4、6、12、18、24和36通道軟件系統； 2G容量的U盤或SD卡。

AI-3043S 真彩人機界面觸摸屏， 4.3寸（16:9）、與AI系列儀表相連；可選2、4、6、8通道軟件系統；

AI-2010C多功能真彩人機界面無紙記錄儀，10.2寸（16:9），與AI系列儀表相連；可選2、4、6、12、18、24和32通道軟件系統；

AI系列儀表基礎上增加【真彩人機界面觸摸屏】，實現了集中顯示操作及無紙記錄儀功能，系統外觀更上檔次。儀表和觸摸屏之間采用光電隔離的RS485通信接口，每臺溫度調節儀表獨立工作，總線連接即尊重傳統，又領先潮流，符合“操作集中、危險分散”的工控產品設計要求。 RS485總線是一種簡單、穩定、成熟的工業總線結構 是一種用于設備聯網的、經濟型的、傳統的工業總線方式。RS485具有連線簡單，通訊距離大于1.2Km，能可靠用于工業現場。

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常可掛接多個設備，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。

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。

特別是烘箱加熱控制系統：由調節控制、測量記錄、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，溫度波動小；具備多種溫控器可供選擇；

測量記錄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設有超溫報警功能記錄；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分體式無紙記錄儀是對老產品的改造和升級換代產品。

三、溫度控制分體式無紙記錄儀應用

1、溫度記錄儀功能

每臺加熱爐的AI溫度調節儀表，連接RS485通訊線即可使用；應用靈活：溫度調節記錄儀可選擇連接2、4、6、8、12、16、18、22、32臺AI溫度調節儀表類；在記錄儀上自由編輯選擇AI溫度調節儀表型號，寫入加熱爐設備位號如：【TIC-101】；連接儀表種類不僅包括各類溫度PID人工智能調節，還可以調節壓力、流量，電量等功能；AI產品任意組合，可任選智能調節器、手操器、單路或多路顯示報警儀、流量積算儀或開關量輸入輸出模塊操作功能；

溫度調節：每臺加熱爐AI智能儀表均獨立執行PID控制功能，每個AI調節、測量單元可以獨立顯示操作：測量值、給定值、設置參數、自動手動無擾動切換、調整手動輸出值、在數字無紙記錄儀可設置程序曲線，編排的程序配方下傳給溫度控制的程序儀表；啟動/運行/停止程序；精準調節每臺電加熱爐的可控硅移項觸發器、調節閥來控制溫度。系統隨時可擴展。

數據記錄：在溫度調節分體式無紙記錄儀中插入U盤，標配2G ，記錄數據可達數年。AI分體式溫度調節無紙記錄儀在發展過程中不斷增強其軟件及數據儲存功能靈活應用適應現場的需求。默認自動導出U盤間隔為480分鐘（8小時）；用戶也可以隨意設定導出時間間隔；

用戶需要取走U盤一定要點擊【立即保存】的按鈕，全部立即轉存到U盤中。實時導出數據到U盤；U盤中導入數據格式為CSV的Excel報表，數據備份至計算機用CSV的Excel報表直接打開上。

2、安裝方式

分體式無紙記錄儀是【上位機－真彩人機界面觸摸屏】與【下位機－AI溫度調節儀表】；【上位機－真彩人機界面觸摸屏】采用盤面安裝，【下位機－AI溫度調節儀表】可選盤面或導軌安裝方式。AI溫度調節儀表總線連接，按地址排列，AI儀表獨立運行、互不干擾、通電就能顯示操作；觸摸屏COM1通訊口采用【超5類屏蔽雙絞線】2根線來連接AI儀表的通訊口A/B端；COM2通訊口具有隨機打印功能。

3、開機界面

畫面有：【數據畫面】【實時曲線棒圖】【流程圖】【歷史曲線】快捷返回單臺儀表的【儀表畫面】通道。在同類頁面按【上一頁】【下一頁】；同時具有【報表】、【報警】、【儀表設置】、【記錄、導出設置】功能

調節控制儀表在運行時采用雙曲線運行方式，實時的看到測量值（PV）與給定值（SV）的比較，上下限或正負偏差，產生報警及時文字提示，現場儀表模塊開關量輸出連接保護連鎖功能或報警蜂鳴器。

4、定制工藝流程圖－觸摸控制電機啟停【干接點開關量輸入、輸出】

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。根據客戶要求可定制流程圖或其他要求酌情處理。            在流程圖上變頻器控制回路的應用：在流程圖界面直接可控制AI-3013D5開關量輸出模塊控制變頻器的【起停】；手動/自動控制儀表PID調節使變頻器增減速度控制。

5、加熱爐調節儀表主機型號說明

AI-808P功能增強型30+20段程序控制人工智能調節器；

AI-708P型30+20段程序控制人工智能調節器；

AI-518P型30段程序人工智能溫控器；

AI-808功能增強型人工智能調節器（0.1級精度／手動輸出／外給定／閥門伺服）；

AI-518/708型人工智能調節器（0.3/0.2級精度／0.24秒控制周期／多輸入／模塊化）;

AI-708J型手操器/伺服放大器（模塊化／可延遲偏差報警功能／手自動緩變功能）；

AI-519/719型人工智能調節器（0.3/0.1級精度，上電軟啟動／V7.5版參數表）；

6、AI智能溫度儀表調試

AI智能溫度調節器：是加熱爐控溫系統的核心部分。AI儀表創造性地采用了平臺概念，將數字調節儀表轉為平臺化設計的產品，采用的是AI人工智能調節算法是采用模糊規則進行PID調節的一種新型算法，在誤差大時，運用模糊算法調節，以消除PID飽和積分現象，當誤差趨小時，采用改進后的PID算法進行調節，并能在調節中自動學習和記憶被控對象的部分特征以使效果優化。

自整定方法：由于自整定執行時采用位式調節，經2~3次振蕩后，儀表內部微處理器根據位式控制產生的振蕩，分析其周期、幅度及波型來自動計算出M 5、P、t等控制參數。具有無超調、高精度、參數確定簡單、對復雜對象也能獲得較好的控制效果等特點。程序儀表自整定時請吧第1段程序設置為常用溫度或高溫度來自整定 。。。。

在使用過程中AI調節器 結合PID調節、自學習及模糊控制技術，實現了自整定/自適應功能，及無欠調的精確調節，性能遠優于傳統PID調節器。

四、行業應用案例

在諸多溫度控制中而不是單純的溫度控制，還需要實時的記錄數據，采用溫度控制記錄儀【分體式無紙記錄儀】就把調節儀表與記錄儀有機的結合在一起，提供更好的控制與記錄性能，解決了實際應用中的問題。

當今陶瓷窯爐的發展方向是由過去提出的輥道化、自動化、煤氣化、輕型化、大型化向綠色（環保、節能和智能型）窯爐方向發展。綠色窯爐的標準是低消耗（節能型），低污染（環保型）、低成本、高效率。實現綠色窯爐的努力方向是：研究新的自動控制方式和方法、降低窯爐風機電耗和噪音、研究先進的燃燒器、使用新型的耐火材料和涂料、建立廢氣凈化研究檢測中心。    實現綠色窯爐的目標是：燃料消耗進一步下降１０％－２０％、窯爐熱效率提高１０％－２０％、電力消耗下降１０％－３０％、噪音和煙塵有較大程度的下降。這樣對原有的窯爐控制手段和方法提出了更高的技術要求。    目前窯爐的控制方法，已由９０年代的手動調節控制發展為智能控制；由分散型控制變為集散型控制；溫度由以前的單純ＰＩＤ調節方法變為ＰＩＤ加上模糊控制的調節方法；傳動由常規控制變為變頻技術的線速度控制等。隨著窯爐長度的增加（１５０－２５０ｍ）生產量的提高（６０００－１５００ｍ２／日），燒成周期的縮短（６０－３０ｍｉｎ）等因素變化，加上窯爐控制目標是一個多輸入、多輸出、多變量、大滯后、非線收的變化量，使得我們過去的控制方法越來越不適應當前窯爐的發展要求。隨著計算機技術和電子技術的發展，計算機控制技術逐漸取代了傳統控制技術。

采用AI人工智能調節算法是采用模糊規則進行PID調節的一種新型算法，在誤差大時，運用模糊算法調節，以消除PID飽和積分現象，當誤差趨小時，采用改進后的PID算法進行調節，并能在調節中自動學習和記憶被控對象的部分特征以使效果優化。

在使用過程中AI調節器 結合PID調節、自學習及模糊控制技術，實現了自整定/自適應功能，及無欠調的精確調節，性能遠優于傳統PID調節器。

采用溫度控制記錄儀就把調節儀表與記錄儀有機的結合在一起，提供更好的控制與記錄性能，解決了實際應用中的問題。

1、高溫爐類應用

試驗室高溫爐通常俗稱馬弗爐：是常用的工業電爐，是一種通用的加熱設備.可分為箱式爐 管式爐 坩堝爐。爐壁是采用方形的耐火材料和保溫材料，爐壁上纏繞電熱絲。馬弗爐系周期作業式，主要用于煤炭、電力、化工、建材、冶金、科研等部門以及大專院校的試驗室作元素分析測定做。

2、周期式電阻爐類應用：箱式爐：臺車爐(分為自行式和牽引式)，用作退火之用，加熱后工件隨爐冷卻；井式爐：罩式爐(主要用于退火，加熱罩可吊移)；轉筒式爐：密封箱式爐(又稱為多用爐，可進行滲碳、光潔淬火、碳氮共滲等熱處理工藝；

3、隧道烘箱加熱控制系統應用：退火爐主要由輥子傳動系統和溫控加熱系統構成。分區加熱。加熱體采用鐵鉻鋁材料，使用溫度為0～1100℃，采用鎳鉻鎳硅熱電偶做為溫度測量，使用加熱電源為低壓380V三相動力電源。加熱體采用星形連接，它們布設在爐子的爐頂及爐底。新型溫控加熱系統由AI-808PAI5X3L1L1S4程序型溫控調節器和三相可控硅觸發回路及AI-2070分體式無紙記錄儀等低壓控制元件組成。

4、全自動化工烘干箱應用：蒸汽循環烘箱產品，經過多次升級換代達到國內外先進水平，平均熱效率達70%以上，采用軸流風機循環，配用自動恒溫系統，，采用AI-2070無紙記錄儀智能化程序控溫記錄全過程的數據記錄。它是利用蒸汽或電為熱源，用軸流風機對熱交換器對流換熱的方式加熱空氣，熱空氣層流經過烘盤與物料進行熱量傳遞。新鮮空氣從進風口補充，廢濕空氣從排溫口排出，不斷的補充新鮮空氣和排出廢濕空氣，這樣來保持烘箱內適當的溫度和相對濕度。本系列烘箱的特點是大部分熱量在箱內循環，整個循環過程為封閉式，從而增強了傳感，節約了能源。

5、真空熱處理爐應用：真空熱處理爐是機械制造四大基礎行業(鑄造、鍛造、熱處理、焊接)之一，是機械產品制造過程中一個十分重要的關鍵工序。真空熱處理爐智能化程序控溫，爐門自動開啟，小車自動移動，爐火運動狀態，

眾所周知，熱處理質量取決于熱處理工藝及設備，先進的熱處理設備不僅能正確完成熱處理工藝而且兼有節能、防止污染功能，從而實現節能、精密和綠色熱處理。

在真空熱處理爐的電熱元件為螺旋形，后墻和爐頂配熱電偶，采用AI-2070無紙記錄儀智能化程序控溫，分別用于控制和記錄爐膛溫度及真空度。這些數據存儲在AI-2070無紙記錄儀數據庫中。

6、可控硅溫度控制器應用：工業電阻爐是一類具有非線性、大滯后、大慣性的常見工業被控對象。電阻爐廣泛應用于化驗室樣品熔樣，熱處理中工件的分段加熱和冷卻等。根據工藝對溫度精度的不同要求可以選用不同類型的PID調節器控制溫度在適當的范圍。

對于要求保持恒溫控制而不要溫度記錄的電阻爐采用帶PID調節的數字式溫度顯示調節儀顯示和調節溫度，輸出0～10mA作為直流信號輸入控制可控硅電壓調整器或觸發板改變可控硅管導通角的大小來調節輸出功率，完全可以滿足要求，投入成本低，操作方便直觀并且容易維護。

對于要求溫度控制精度高，多點溫度控制和記錄的復雜控制系統采用AI-2070無紙記錄儀是比較理想，輸入輸出模塊組成控制系統取代以往的多個數字溫度指示調節儀，不但實現了設備的升級換代，而且與以往的設備完全兼容。

五、結束語

AI溫度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、各種連續生產過程，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。該系統已在現場長時間穩定運行記錄和有良好的用戶口碑，是一款成熟可靠值得信賴的產品。