基于AI智能调节器的小型装置控制系统

引言

小型装置主要用于油品的分析与催化剂的评价,确定工艺过程的*佳操作条件,用以指导实际的生产过程.根据需要配备了两套装置,每套装置主要由进油泵,油路,气路,混合器,反应器,油气分离器等部分构成.反应器为圆柱形结构,由六断电加热器加热,每段2KW,另有管线保温2KW,总的加热功率为28KW.试验过程中主要测控的参数有温度,流量,压力及进油量.其中反应器壁温及管线保温控制共计14点,范围为室温～800℃,精度±1℃,反应器内温检测12点,流量控制2点,压力检测4点.控制系统的输入点数为32点,输出点数为16点.另有4台计量泵的起停控制4点.主要控制参数是反应器的温度.

控制系统的构成

控制系统的构成如图(1)所示.

温度控制由AI708智能调节器实现.具有体积小,可靠性高,抗干扰能力强等优点,并有多种控制方式供选择,具备RS232/485接口,可构成小型(DCS)集散控制系统.仪表输入采用K型热偶,输出采用SSR驱动模块,控温元件采用20A的SSR固态继电器.反应器的内温检测选用WP-80 16点温度巡检仪,可输入多种分度号的热电偶信号,能实现自动冷端补偿,并有自稳零功能.流量控制选用D07-12M/ZM控制器,由D08-1D/ZM显示仪实现流量显示与设置,该仪表具有外加设定功能,可由计算机等外部设备提供设定值.压力检测选4台压力变送器,具有数字显示功能.
为提高控制系统的可靠性,在每种仪表的供电回路中增加了自动断路器和快速熔断器等.专门设计了仪表控制柜,全部仪表及相关零部件,包括计量泵的启停按钮,接触器,继电器等,均组装在控制柜内,各种仪表的输入输出信号通过公共接线端子与现场装置相连,控制系统具有完整的成套性.

　　

控制系统的调试与运行

由于该系统的温度控制回路较多,是主要的控制参数,要求恒温控制精度较高,试验过程中不允许温度有过大的超调.为此,采用了控制反应器壁温检测内温的方案,这样可减小控制对象的纯滞后,从而达到要求的控温精度.AI708智能调节器提供了五种调节方式,调试中首先采用了自整定参数功能,经1～2次的自整定过程,大部分控制回路满足要求,对于个别不能满足要求的控制回路,采用AI人工智能调节(ctrl=1),需要整定的参数有M50,P,t,ctl,由于反应器各段加热器特性基本相同,所以对个别控制回路选择参数的范围为M50=680～760,P=25～33,t=200～300,ctl=4,恒温控制精度小于±1℃,*大超调小于3℃,取得了满意效果.对于气体流量控制与压力检测仪表的调试,只要根据使用说明进行调试,容易满足实际要求.

　　　　　　　　　
由于全部仪表及其零部件均组装在控制柜内,安装中要充分考虑干扰问题.为此,将系统的电源线与信号线分开布置,避免相互之间的干扰.并且考虑到控制系统的接地问题,将各种仪表地与控制柜外壳相连,并与现场的接地系统统一接地,保证了系统的可靠性,提高了抗干扰能力.

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控制系统的完善及功能 由仪表构成的控制系统在现场投入使用一年多,各项功能指标均满足要求,应用结果令人满意.但是,试验过程中的各种仪表操作及各类试验数据的记录与统计仍需要操作人员的反复参与,各种数据报表只能由人工完成.为进一步提高装置的自动化水平,对各项功能指标实现集中管理,在原仪表控制系统基础上,增加计算机监控功能,使控制系统更加完善.改进的控制系统如图(2)所示.
计算机选择研华IPC610/PⅢ工控机,与AI智能调节器通过RS232/485转换接口构成小型(DCS)集散控制系统.AI智能调节器的各类参数可由工控机设置与修改,反应器内部温度和压力信号的检测与流量控制的设定采用PCL812PG模板实现.控制系统程序,应用工业组态软件——组态王5.1设计,运行在WINDOWS98环境下,控制系统实现的主要的
功能如下:
(1) 工艺流程显示及各测控点的实时控制与参数显示;
(2) 参数的设置与修改.各类测控参数,高低限报警,实时存储数据时间,定时打印时间等均可通过人机交互界面由键盘设置与修改;
(3) 数据报表,包括班报表,日报表,月报表等多种形式的统计报表,均可显示或打印;
(4) 数据存储和历史曲线打印.主要测控参数可定时存盘,连续保存3个月数据,根据存储的数据显示或打印相应的历史曲线;
(5) 超限报警.当被设置了报警限的参数发生超限报警时,屏幕相应位置的参数闪烁显示,并给出声音提示,同时打印报警参数与时间.

 

结语 采用AI智能调节器与工控机构成控制系统的优点在于,可靠性高,故障率低,测控精度高,适合工业现场长期连续运行.由于采用(DCS)分布式结构,小型装置的检测与控制由仪表来完成,过程的管理由工控机实现.当工控机故障时,只影响计算机管理与数据显示记录等功能,现场仪表仍能正常检测控制;当某台仪表故障时,只需单独处理该仪表即可,不影响其他控制回路,大大提高了控制系统的可靠性.