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AI智能儀表在冶金性能測控系統(tǒng)中的應(yīng)用

更新時間:2017-11-27      點擊次數(shù):3305

  摘要:由AI智能調(diào)節(jié)器實現(xiàn)電爐溫度的控制及溫度、壓力、流量、位移、失重量等的檢測,結(jié)合工控機組成集散控制系統(tǒng),應(yīng)用于冶金性能測控系統(tǒng)。系統(tǒng)具有運行可靠、抗干擾能力強及控制精度高等優(yōu)點。

    引言:高爐冶煉系統(tǒng)是一個復(fù)雜的控制系統(tǒng),對其進行解剖代價高昂。該系統(tǒng)模擬高爐冶煉過程檢測冶煉過程中溫度、壓力、流量、位移、失重等各參數(shù)的變化規(guī)律建立冶金性能測控系統(tǒng)大型實驗室,依據(jù)實驗結(jié)果對高爐冶煉過程提供指導(dǎo)性意見。系統(tǒng)采用集散控制結(jié)構(gòu),現(xiàn)場由廈門宇電的AI智能儀表實現(xiàn)溫度等的控制,由PLC來實現(xiàn)過程開關(guān)量、部分模擬量及定時計數(shù)等的過程控制,由工控機實現(xiàn)集中管理。AI智能儀表先進的AIBUS+通訊協(xié)議,支持RS485通訊接口,配合EM-485B模塊構(gòu)成了該系統(tǒng)的計算機通訊系統(tǒng),通過RS-485串行通訊實現(xiàn)19個通道溫度、流量、壓力、位移的集中監(jiān)控。

1、控制系統(tǒng)的硬件組成

    整個系統(tǒng)的控制對象主要為11個大型電爐及其附屬設(shè)施和氣體處理及檢測部分,其中除了對溫度的檢測及控制外,物料反應(yīng)過程中的荷重軟化位移,物料重量,氣體流量,氣體壓力及熔融滴落過程中的熔滴計數(shù)都需要進行檢測,這些參數(shù)主要通過現(xiàn)場AI智能儀表檢測并以數(shù)字量傳入總線。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1所示:

圖一:硬件組成結(jié)構(gòu)框圖

1.1 控制方式選擇
    系統(tǒng)主要對溫度實行控制,AI人工智能儀表具備位式控制(ON-OFF)、標(biāo)準(zhǔn)PID、AI人工智能調(diào)節(jié)APID或MPT等多種調(diào)節(jié)方式,對于多數(shù)電爐采用標(biāo)準(zhǔn)的PID控制方式,可以滿足工藝條件的要求,用戶可以設(shè)置M5、P、t參數(shù)可以調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù),實現(xiàn)用戶自定義調(diào)節(jié)。對于特殊的溫控系統(tǒng)設(shè)置CtrL進入自整定調(diào)節(jié),先進的AI人工智能調(diào)節(jié)算法具有自整定、自學(xué)習(xí)功能,無超調(diào)及無欠調(diào)的優(yōu)良控制特性,自整定后的控制效果基本上都可以滿足工藝要求。
1.2 分段功率限制方式
    系統(tǒng)中大部分電爐為電阻爐,少數(shù)高溫電爐以硅鉬棒為加熱材料,需采用降壓變壓器,低溫下近似短路,電阻遠低于高溫狀態(tài)。如果不進行功率的限制,低溫下的電流將遠大于額定電流。設(shè)置CF參數(shù),使儀表起用功率分段限制,此時儀表輸出下限將不作限制,而oPL將作為當(dāng)溫度小于下限報警值LoAL時輸出上限,當(dāng)溫度大于下限報警值時,則輸出上限為oPH,這樣就具備2段功率限制功能,有效地防止了加熱初期電流過大的危險。
1.3 控制系統(tǒng)的調(diào)試
    對于有些電爐除了爐膛溫度的控制及檢測外,監(jiān)測爐壁的溫度以計算電爐加熱過程中的溫度梯度分布曲線,結(jié)合其控制同時可以減小控制對象的純滯后,帶來更好的控制效果。對于同一電爐溫度起始條件的顯示不一致,可通過Sc來校正。在調(diào)試過程中,單段升溫曲線的電爐首先考慮使用AI儀表的自整定調(diào)節(jié)功能,需要整定的參數(shù)為M5、P、t等參數(shù),加熱器各段特性基本相同,自整定后獲得了滿意的控制效果,恒溫時控制精度小于±1℃,zui大超調(diào)小于2℃。

2、控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)及功能

    系統(tǒng)由2層結(jié)構(gòu)組成,上位機為一臺工業(yè)控制機,實現(xiàn)集中控制及數(shù)據(jù)的采集與處理。下位機由PLC及現(xiàn)場AI智能儀表實現(xiàn)數(shù)字及模擬量的控制。系統(tǒng)同時具有手動及自動兩套控制方案,可以實現(xiàn)無擾動的快速切換。上位機控制主界面如下圖2所示:

圖二:主界面圖

    主要實現(xiàn)以下功能:
2.1 人機交互功能
    系統(tǒng)的監(jiān)控主界面顯示當(dāng)前各虛擬設(shè)備的布置情況及在線狀態(tài),實時數(shù)據(jù)按詳細數(shù)據(jù)、zui值數(shù)據(jù)等不同表現(xiàn)形式動態(tài)刷新顯示,各參數(shù)(溫度、流量等)的實時曲線繪制,現(xiàn)場各開關(guān)量的界面控制,歷史數(shù)據(jù)查詢,EXCEL報表生成,系統(tǒng)報警狀態(tài)及AI智能儀表的參數(shù)設(shè)置等功能。

圖三:儀表設(shè)置及數(shù)據(jù)顯示

2.2 數(shù)據(jù)庫管理
    各項實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的管理,數(shù)據(jù)保存及導(dǎo)入EXCEL。
2.3 用戶及系統(tǒng)管理
    系統(tǒng)分為系統(tǒng)管理員,操作員及安全員組成,各角色以不同權(quán)限限制;根據(jù)實際系統(tǒng)的需要對于采樣頻率的設(shè)定,實時刷新的時間間隔及報警方式等進行管理。

3、結(jié)語

    本系統(tǒng)已在廣東韶關(guān)鋼鐵廠成功投入使用,系統(tǒng)運行安全可靠,由AI智能調(diào)節(jié)器,PLC及工控機組成的集散控制系統(tǒng)具有抗干擾能力強,控制精度高等優(yōu)點,極大地滿足了工藝條件的各項控制性能指標(biāo)要求。

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