宇电AI分体式无纸记录仪的应用

关键词：工艺流程图功能、AI分体式无纸记录仪

一、概述
   无纸记录仪近十年来发展迅猛、应用广泛、功能强大、从有纸到无纸、从模拟量无纸记录仪到总线式无纸记录仪，从单纯的数据记录功能到有控制功能的分体式无纸记录仪。
分体式无纸记录仪的出现【新一代真彩人机界面＋有通信功能的采集控制显示仪表或模块】组建的分体式无纸记录仪系统填补了控制加记录小型化设置的空白，使快速组建小型FCS总线型监控系统成为现实，使无纸记录仪有了新用途。
   分体式无纸记录仪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图功能：触摸操作控制设备的运行、显示设备运行的状态。针对一系列基本的温度、压力、流量与湿度PID控制监测，在流程图添加设备动画状态用开关量的输入输出控制电气设备。对于要求，组建小型FCS总线型监控系统；例如【隧道窑、热处理退火老化电炉温度控制系列产品、电力、冶金、化工温度压力流量过程控制系统、多媒体科学教学设备、冷藏库或仓库、污水监测及应用】，控制测量点从1点到～32个控制测量点。

二、系统功能
   分体式无纸记录仪应用领域广泛：覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活，其产品已主要应用于化工、热电、石化、制药、冶金、机械、电炉、热处理、食品、造纸及、科研实验等领域。有着良好的市场需求和巨大的发展潜力。具体应用如：独立的电炉、窑炉控制、恒压供水、血库监控、深冷冻箱、环境实验室各种连续生产监控的场所，更适用于有批量控制、流量累积的非连续生产和质检测试等需要间断显示记录的场合。系统贯彻了柔性设计理念，所有输入通道的信号类型均可随需设置更改，每个记录数据的存储时间可根据要求来设置记录数据采样间隔，并且能方便的转存于活动硬盘。记录数据可用计算机图形软件来阅读，故障分析，数据还可转换为Excel能打开的文本格式，并且管理人员可以通过分体式无纸记录仪的数据传统功能在局域网内监控调阅该系统的实时及历史记录数据。测量输入、控制输出：采用固定的模式RS485现场总线来组建，用【HMI人机界面】＋有通信功能的【采集控制显示仪表或模块】。采集控制显示仪表或模块对象可以是：温度、压力、流量、物位、湿度。。。。的测量、报警、运算、变送；采集控制记录数据的传感器信号可以是：热电偶、热电阻、标准电压、标准电流、频率量、开关量输入输出、等常规工业现场信号，传感器可以输入混全应用；控制的执行器可以是：电动调节阀、气动调节阀、电磁阀、可控硅、固态继电器、交流接触器、开关量输入、输出控制功能繁多，应有尽有。现场总线也叫开放式网络，随时减少增加扩展控制节点。 每台记录仪可选择2、4、6、8、12、16、18、22、32通道 。AI系列显示控制模块；按序排列；统一管理；上下位机相互独立、互不干扰、通电就能显示管理的系统架构；系统组建简单易用、节约投资：从设计、安装、投运到正常生产运行及检修维护，体现出相当的优越性。采用RS485现场总线型系统是现场仪表和控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站通信的系统。一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少，连线设计与接头校对的工作量也大大减少。使用户得以节约大量的电缆及补偿导线的费用。此外，在设计过程中充分考虑到现场技术与操作人员的实际需求，使用者完全不需要计算机技术知识，这要了解工艺对测量点、控制点的要求；选择仪表模块型号，从容掌握仪表模块的功能就可以，简单方便，即买即用。  
   计算机的操作方式：软件界面有固定的触摸按键点：开机全屏显示数据画面，点击【START】按键，进入菜单点击功能键如：【仪表屏】、【光柱图】、【历史趋势】、【数据报表】、【报警信息】、【数据导出】、【仪表设置】；控制程序的【启动】【暂停】【停止】等固定的操作方法。      
   分体式无纸记录仪初始化及应用操作：
   点击【START】按键：初始化设置选【仪表设置】用户登录密码【111】；按地址号设置通道名称：如【TIC-101】；AI仪表主机型号如：【AI808P】；计量单位【 ℃ 】；
   仪表参数：点击【参数上载】部分参数：上下限报警、报警回差、正负偏差报警、报警定义、传感器信号输入规格【SN＝？】、小数点位置；如要修改参数后点【参数下载】；
点击【START】按键：应用操作选【仪表屏】全屏显示数据；“点击”数据框进入【单条曲线】画面，“点击”【SV】设置仪表给定值； “点击”【AUTO】操作平台808/808P程序表【手/自动】切换，再“点击”【MV】手动输出量的设定；“点击”操作平台控制程序【启动】、【停止】、【暂停】；  
应用方便、自由控制：通电就能应用、自由自在来控制 具有触摸功能的实时显示器无纸记录仪。配合下位AI系列采集显示控制模块，来实现数据监控，PID调节或程序配方调节、远程手操器、开关量输出等功能；实现了AI系列产品RS485总线型智能化控制器集一体的自动识别超级终端，AI系列显示控制模块与HMI触摸屏的完美组合。看似简单的硬件、软件组合在一起二次开发出价格低、应用方便的监控系统组合产品。让系统组合、自由控制掌握在您的手中，方便留给用户，困难留给厂家。
   【流程图功能】显神威！对于DCS控制系统来说，过程控制现场不单是有温度、压力了；、流量还有电机控制、设备状态显示来表达工艺流程。用生动形象的图形画面来描述现场生产工艺流程，是整个工业现场的缩影。它不仅仅是一个图画，有控制按钮与现场实时数据同时显示，从而使得操作员具有十分直观的远程控制。软件编辑还可实现软PLC开关量输出的功能，时钟的记时控制、开关量输出记数功能。在流程图中按钮是可用的；控制按钮连接AI-3013D5开关量8路继电器输出模块，地址设33号（软件已定制好），流程图中的开关按钮可控制4台电机启停；连接AI-3011D5开关量8个输入干接点，地址设37号，显示设备运行状态；点击流程图中的数据框如：【TIC-101】将回到该【实时画面】通道。
   根据客户要求用任意编辑的应用软件来定制流程图；－控制电机启停【干接点开关量输入、输出】或其他要求。
   该系统已在长时间、千台套现场稳定运行记录和良好的用户口碑，是一款成熟可靠值得信赖的产品。三、应用案例
案例一、隧道烘箱加热控制系统                                             
   隧道烘箱加热控制系统：由测量、调节控制和电源装置三个部分组成，温度控制器及镍铬 硅镍热电偶配套使用，电阻炉测量和控制均配制的AI人工智能数字式程序调节器来完成，小型控制柜内部装有超温保护输出控制交流接触器断电，温度控制采用移相触发器控制可控硅或过零触发可控硅电路和电流互感器，接线端子板等电气元件。温度控制器的温控仪表选用的是AI人工智能调节器，热电偶将炉内温度转换为电平信号，经过温控仪表内单片机控制参数自整定进行运算，控制输出至移相模块，经过VR的调节改变移相角的大小来控制可控硅导通角的大小来控制电炉的平均加热功率，当接近设定温度时，炉内断续加热保持炉内的设定温度。恒温时控按设定程序升温，程序是按【温度－时间－温度】的格式来程序升温，在恒温段时间保持恒温控温精密，进入保持状态后，温度波动小；具备多种温控器可供选择；
   采用了分体式无纸记录仪①可减少视读和人为操作误差，大大提高了工作效率； ②设有多种保护功能，设有事件输出、超温、过载、短偶保护报警功能记录；提高了安全性及可靠性；③设有50段升温专用程序，可以按不同实验要求自行设定升温过程；④选配有通讯功能的仪表快速连接总线式无纸记录仪⑤AI总线式无纸记录仪是对老产品的改造和升级换代产品。 
   由于隧道烘箱加热控制系统是采用通讯功能的数字调节仪表来控制电炉可控硅，就需要记录电炉控温曲线。控制柜安装数字式AI-2057无纸记录仪，通过RS485通讯接口，采用上下位机的方式，能方便地与AI智能程序型PID温度调节器配合使用。
   分体式无纸记录仪在电炉程序控温时在触摸屏上可显示双曲线运行图、屏内储存15段升降温程序、程序图形重显；可即时设置、读取，上下传升温、恒温、降温程序配方；无纸记录仪曲线图。在屏上控制操作程序仪表【启动】【停止】【暂停】、在运行状态下切换【手动/自动】状态，手动控制输出量即时修改【段号】，指定运行段；及修改仪表控制参数等多种功能；追忆记录的温度曲线数据。数据报表、报警报表的打印。
   隧道烘箱加热控制系统在流程图中按钮连接AI-3013D5开关量8路继电器输出模块，地址设33号（软件已定制好），流程图中的开关按钮可控制4台电机启停；连接AI-3011D5开关量8个输入干接点，地址设37号；控制鼓风、排风机同时显示设备运行状态；点击流程图中的温度数据框如：【TIC-101】就回到该【实时画面】通道画面。
案例二、真空烧结炉
   真空烧结炉采用手动与自动调节方式，要实现自动连续保压，自动按程序加压及减压，自动按程序控制升降速度，自动控制位移位置等高难控制。温度控制分二段进行，低温段为钨铼高温热电偶，高温段为红外测温仪，温度、压力，升降速度，位移距离、真空度等数据均可在触摸屏界面显示、控制与记录，配合AI-3011可实现相关动作的状态显示 。烧结炉的小车、炉门、加热丝、风机、气体的流动状态。加热的程序控制多能一一在触摸屏上控制显示。电控系统程序温度控制器＋开关量输入输出就，可实现全自动、半自动、手动三种运行方式，操作灵活。  对流加热，针对一些真空退火炉加工工艺要求加热温度低、装炉量大的特点，在真空退火炉内部可装有对流风机，保证在退火过程中加热速度快、均温效果好的需求。                                             
案例三、热溶胶机全屏显示智能控制器
妇幼卫生用品应用：所有的妇女卫生巾，婴儿、成人尿裤尿片，及床垫，离不开热熔胶涂布系统的协助，完成生产程序。
   热溶胶机智能控制器特点：热溶胶机采用总线式无纸记录仪＋4个7048D54路PID控制12路加热回路，实现通道全屏显示触摸。操作每个控制模块为4路PID外形D5/E5型DIN导轨安装方式，D5模块安装宽度仅为22.5mm，连接1394线宇电E8手持编程器，方便编程。内建RS485通讯接口，实现遥控、联动、监测和记录。触摸屏实现通道全屏显示、记录采用1～4G的CF卡海量记录、触摸控制编程实现软PLC功能【主闸控制】【顺序加热】、【倒计时结束】、【手动/自动】、【控制/待机】、【开启/停止】、。各通道独立控制互不干扰。实现多机联网计算机统一管理。温度控制热溶胶机12个温区；
   在每台热溶胶机无纸记录仪触摸屏控制器、设置温度控制仪表AI-7048D5型地址1～12号；设置开关量仪表AI-3013D5型开关量模块地址33号；
   按照设计要求编程实现热溶胶机的控制要求。
1、进入系统设置：开机上电在屏上设定密码111数字，15分钟重新设置进入。触摸【开始】选【流程图】界面操作！
2、自整定设置：仪表自整定要进入单台仪表参数表，触摸【开始】触摸【数据】点击单台仪表的【PV】值，选【At】设定【1】，选数字按【确定】就开始自整定了。
3、开机时间设置：触摸 【主闸设定】键设置北京时间24小时制，闭合时间【7：】 时【：00】分与断开时间【18：】时【：00】分；按【启动】【确定】退出即生效。屏幕显示【主闸闭合】屏幕显示凹陷；到断开时间显示【主闸断开】。再次进入【主闸设定】 一定要点击【启动】【确定】退出即生效 ；如要断开主闸要设定断开时间，设好后按【启动】【确定】退出即生效。 
    例：星期一早晨7：00闭合交流接触器，下午18：00断开交流接触器，其中时间都可设定
（开关量输出模块AI-3013模块接点D0闭合，在外部要接中间继电器接点转换）；
4、顺序加热设置：触摸【设定1】设置顺序加热。设置1表温度【180】℃；温差设定【10】℃；设定好了以后按【顺序加热】即开始；在流程图面板上也可按【顺序加热】开始；温度可设定；
5、倒计时时间设置：触摸【倒计时时间设定【5】分】，控制屏要显示倒计时时间【 0 】；设置倒计时开关接点闭合时间【1】分、断开设【 0 】分断开1分钟结束；如设闭合【1】分断开【1】分，时间可设定轮回闭合断开提醒； 按【确认】退出。时间可设定；开关量输出模块3013接点D1接通；
6、控制、待机、时间段设置：点击【开启 / 停止】设置【时间段】【温度值】：
设定控制时间【13：】时【：30】分，温度控制【180】℃；
设定待机时间【12：】时【：00】分，温度控制【100】℃；
7、自动、手动设置：触摸【自动 / 手动】纽，
在【手动】位按【待机】下传给定值100℃；在【控制】位下传180℃；
在【自动】位不能按【控制 / 待机】锁住。按设定好的时间/温度值自动运行；
案例四、超低温深冷箱
深冷处理是利用冷媒作为冷却介质，对材料进行程序化深冷处理(-196℃)和低温回火，从而达到改善和强化金属材料性能的目的。深冷处理是近年来国际上新出的一种改善和强化金属材料性能的新工艺技术，是目前较有效、较经济的一种技术手段。
   程序温度控制深冷箱主要是针对金属材料的低温处理、低温回火和时效／应力释放或样品冷冻需要的不同降温速率要求等而研制的。深冷处理改性技术对节省材料，提高工作效率，提高加工质量，降低成本具有十分明显的效果，该技术的优良特性可以和当今各种镀膜技术、离子注入技术组合、即深冷处理+镀膜(注入)技术，形成新的工艺技术，总之，深冷处理技术在十分广泛的领域均可得到应用。                                                             
   在人机界面实时监控多台SZDJLSLX-4186型超低温深冷箱，在触摸屏流程图上实时监控运行状态，群控低温深冷箱，用开关量输入模块AI-3011D5M\模块来实现低温深冷箱运行状态的反应。
①实时程序监控6个数据，运行状态与数据同时显示，动画编辑安装通讯地址来安排连接。
②触摸屏参数设置、升降温程序配方曲线保存上传、下载：
   对于518P、708P、808P程序参数设置，点击【A】框，进入【手/自动、编程设置控制平台】；图5所示的编程界面：出现【通道一   程序编排设置】；程序编排平台用组别配方来设置程序段【C01】和【T01】表示，以【组1】为例：点击选中【组1】点击组名【C01】下面的数据框输入温度值【250】（注：在温度栏C01输入的数值要放大10倍如25℃输入的数据是【250】放大10倍）；点击组名T01下的时间段写入实际时间值分钟如15分钟写入【15】；设置好程序配方选中配方组如：【组1】在菜单条中点击【查看】可看到已编排的曲线图形；点击【返回】；选中编辑好的配方组【组1】点击【下载】操作，已编排的程序就下传给程序仪表；即时可操作【运行】【停止】【暂停】【手动】【自动】【返回】。采用【上传验证】仪表中的程序曲线来检验程序是否下传，程序配方可保存15组程序在触摸屏中。
   深冷箱配备了程序控温仪，无纸记录仪实现了自动控制。宇电AI程序仪表对深冷箱温度均匀控制大到了预定的目标：低温段控温均匀度值<1℃；②高温段控温均匀度<2℃。这个性能指标完全避免了工件批处理时因在工作腔中摆放位置不同，而引起深冷处理效果的迥异。从根本上解决了以前深冷处理过程的不稳定，解决了批处理工件次品多这种通病，将我国小型深冷设备技术推向了一个新的高峰。 
案例五、教学设备自动化过程实验装置
   国家1997年始，就要求学校有计划、有步骤地组建校院二级管理的实验中心。在按照国家级示范中心的标准建设中心的过程中，明确实验课教师的岗位职责，着重培养学生掌握基本操作、技能和方法，同时培养学生独立思考及独立工作的能力， 为今后化学课程的学习和进行科研工作打下基础。杭州言实科技有限公司、天津市天大北洋化工实验设备有限公司与厦门宇电自动化科技有限公司联合开发的自动化仪表实验装置：自动化过程实验系统；化工原理实验装置；化工单元实训系统；已广泛应用在国内各大科研院校。                                       
   基本型过程控制实验装置是为了适应高等院校本科学的需要而定制开发的一种简洁集成的过程控制实验装置。基本型过程控制实验装置 。
控制对象 ：不锈钢储水箱、有机玻璃三容水箱 、不锈钢带夹套电加热锅炉。 
系统动力设备 ：格兰富单相泵 ，电加热管 。 
检测传感器 ：扩散硅压力液位传感变送器 ；涡轮流量计和流量变送仪 ； Pt100热电阻温度测量变送器 。

执行机构 ：单相可控硅调压装置，用于调节电加热管的加热功率；调节阀，用于调节一路供水的流量；变频器，通过调节离心泵的转速以控制另一路供水的流量。

控制装置 ：用于数据采集与控制的A/D与D/A转换模块；数字控制器， AI708/808智能调节仪； PLC系列可编程逻辑控制器(S7-200等) 。
   填料精馏塔实验台采用下列控制方式：填料精馏塔综合实验台就地自带的智能仪表及AI-2057触摸屏数字无纸记录仪上位控制系统。

填料精馏塔综合实验台         
   对于系统要求批量控制加料工艺，在AI-3070触摸屏总线式无纸记录仪上设定批量控制给定值，输入框中输入需要加料的量【123456】；同时要在触摸屏上看到批量控制的瞬时流量值的变化【123456】，达到控制量开关量关闭电磁阀的动作，再次开启设定Act批量控制动作时间。
   AI-708HAI2L4S主机为厦门宇电AI-708H智能流量积算仪,外型为96×96。插入模块后，输入为频率/开关量型号输入的光电隔离数字输入接口，包含12VDC电压输出；输出为继电器大容量触点常开式（阻容吸收）输出（265VAC/2A）；带光电隔离RS485通讯接口。
控制操作：批量控制给定值”下面的输入框中输入需要加料的量，然后点击【确定】即打开批量控制继电器，加料开始，有管道输料的动画，【进料量】也会对应增加，当【批量累积流量】和【批量控制给定值】 一致时加料停止，并自动关闭该装置的电磁阀。
案例六、文物环境保护系统
   重庆大足石刻千手观音造像抢救性保护工程方案，大足石质文物保护中心作为中国与意大利合作建设的一个文物保护项目，大足石刻建立了环境监测站。如今，大足石刻的主要文物景区大气环境质量符合国家大气环境质量一级标准。 方案分别明确了千手观音保护的主要工作。   
   此是根据中意两国政府2004年签订的谅解备忘录而开展的文化遗产保护合作项目。今年10月组建主要包括建立分析实验室、修复工作室、文物区区域环境监测、文物区微环境监测、文物本体监测、
   信息处理系统等六大方面。该项目完成后，将使大足石刻的科研保护在全国达到一流水平，实现一次新的飞跃。针对大足石刻正在遭受的风化、岩体垮塌、水患等危害，重庆大足石刻艺术博物馆专门配备了全自动电子分析天平、分光光度计、体视显微镜等科研实验设备，加强了文物监测监控工作，为石刻的有效保护提供科学依据。重庆大足石刻艺术博物馆副馆长黎方银说，高科技手段的运用，为延续大足石刻文物的生命起到了良好效果。
   项目开展以后确定现场采用总线式无纸记录仪配合湿度传感器等组建监控系统，通过网络数据穿透功能上传计算机监控中心。                          
   监控系统安装在文物监测监控站，为石刻的有效保护提供科学依据。千手观音造像开凿于南宋年间，石龛高７．７米、宽１２．５米，造像雕刻于１５米至３０米高的崖壁上，有１００７只手臂，而且每只手掌中还有一只眼睛，因此又名“千手千眼观音”。大足石刻１９９９年被列入世界文化遗产名录。
   重庆大足石刻艺术博物馆副馆长黎方银说，高科技手段的运用，为延续大足石刻文物的生命起到了良好效果。
   该项目结束后，对窟内保护检测进行了评估，得到专家肯定和认同。

三、分体式无纸记录仪数据处理
   分体式无纸记录仪是采用外插CF卡来保存加密数据；数据保存按先进先出的原则，转存数据点立即保存；数据处理有三种方式：

1、数据通过读卡器在PC上直接打开，数据备份至计算机上，CF卡存储数据用读卡器在PC上用图形软件直接打开；

2、可通过微型打印机打印数据报表、曲线；

3、通过串行COM2口备份Excel电子表格数据至上位计算机。数据报表按年/月/日/小时来保存数据源文件。
   采用PC阅读图形软件将CF卡上的数据集中管理，便于用户查询数据报表，查看历史曲线，并可以对其进行打印的功能。    图形软件显示界面  。                      
   点击【查看报表】按钮，可以显示打开的记录数据与报警记录的文件或是用户从CF卡里查询到的数据，以报表的形式显示出来；            
   微型打印机方式
   配备维修打印机在触摸屏上直接点击打印按钮可打印历史数据、曲线。
   数据曲线查询打印：手动设置查询的报表时间内容，打印每行5个数据；
   数据曲线即时打印：手动打印当前刚刚采集到的报表内容，每行5个数据，连续换行；

五、结束语：
   【分体式无纸记录仪】就是采用计算机的语言来记录数据，它是用传统的【HMI人机界面】＋有通信功能的【采集控制显示仪表或模块】组建的数字无纸记录仪系统。把有通讯功能的显示控制仪表或有通讯功能的模块就近相对集中或分散安装在工业现场，节约了大量的连接传感器的导线及控制回路的控制导线。采用2根RS485屏蔽双绞通讯总线就把控制命令及采集数据传输上来，来实现无纸记录的功能，总线式记录仪安装体积小，带电拔插，不受外界干扰，内存1～4G的CF电子储存卡，按4通道4G卡计算记录的时间可达12年以上。数字无纸记录仪加入流程图功能使组建后就是一套计算机FCS控制系统，所以说分体式无纸记录仪的发展前景远大。