AI-808調節器在液位自動(dòng)化控制上的應用
摘要：本文從應用的角度出發(fā)，介紹了國產(chǎn)AI-808人工智能調節器的性能、參數設置以及在液位檢測自動(dòng)控制系統中的應用。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制 調節器 超聲波
前言
在江西銅業(yè)公司永平銅礦選礦廠(chǎng)尾礦原有四個(gè)砂泵池采用了液位自動(dòng)控制，因控制系統中所用E27系列進(jìn)口調節器價(jià)格昂貴，隨著(zhù)調節器內部元件的逐漸老化，故障率明顯增加。采用國產(chǎn)儀表取代進(jìn)口調節器已成為當務(wù)之急。2001年1月份，選礦廠(chǎng)經(jīng)過(guò)分析和比較，在尾礦泵池液位控制上試用國產(chǎn)AI-808人工智能調節器，與VEGASON52K液位計、DFD-1000手操器和ZKJ-210執行機構共同組成了二號泵站3#泵池液位自動(dòng)控制系統，經(jīng)現場(chǎng)參數設置和系統參數調節整定，成功地實(shí)現了對泵池液位自動(dòng)控制，取得了良好的效果。
AI-808調節器簡(jiǎn)介
AI-808型調節器是國產(chǎn)較先進(jìn)的儀表，內部采用了高性能的ASIC芯片和模塊化硬件設計，在輸入、輸出信號上均采用了數字校正技術(shù)，以消除穩定性較差的可調電阻所帶來(lái)的誤差；通過(guò)自動(dòng)調零技術(shù)的應用可長(cháng)期使用而不會(huì )產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，測量數字精確穩定；具有多種輸入、輸出規格和報警方式設置。不僅具備手動(dòng)/自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換操作功能，還具備手動(dòng)自整定和顯示輸出值等，以及用作伺服放大器直接控制閥門(mén)位置的比例輸出，電源可在85-264VAC（50-60HZ）寬范圍內波動(dòng)，在強干擾的環(huán)境下也能保證測量的精度和工作的穩定性。
泵池液位自動(dòng)控制與接線(xiàn)原理
泵池液位自動(dòng)控制和接線(xiàn)原理分別如圖1、圖2所示
泵池液位自動(dòng)控制功能的實(shí)現，是由VEGASON52K液位計將檢測到的液位信號，轉換成4-40mA的電流輸出信號，經(jīng)電阻進(jìn)到調節器，調節器作數據分析處理后，根據控制功能參數的設置要求，驅動(dòng)中間繼電器1ZJ或者2ZJ，控制ZKJ-210執行機構的正、后轉，調節砂泵液力耦合器的油量，從而達到增大或減少砂泵輸出功率，穩定泵池液面的目的。
AI-808調節器參數功能及設置說(shuō)明
AI-808調節器參數功能
正確設置AI-808調節器的控制參數是液位能否實(shí)現自動(dòng)控制的關(guān)鍵，共有23個(gè)參數需要放置，8個(gè)現場(chǎng)參數需要定義，各參數代號、含義和設定值如表1所示
表1 AI-808調節器參數功能表
參數代號 參數含義 設定值
HIAL 上限值報警 85（見(jiàn)說(shuō)明1）
LOAL 下限值報警 50（見(jiàn)說(shuō)明2）
DF 回差 0.3
CTRL 控制方式 5（見(jiàn)說(shuō)明3）
M5 保持參數 2.0
P 速率參數 2
T 滯后時(shí)間 3 秒
CTL 輸出周期 4 秒
SN 輸出規格 33（見(jiàn)說(shuō)明4）
DIP 小數點(diǎn)位置 1
DIL 輸入下限顯示值 0
DIH 輸入上限顯示值 100
SC 主輸入平移修正 0
OPI 輸出方式 5（見(jiàn)說(shuō)明5）
OPL 輸出下限 0
OPH 輸出上限 100
ALP 報警輸出設定 15（見(jiàn)說(shuō)明6）
CF 系統功能選擇 15
ADDR 通訊地址 0
BAUD 通訊波特率 9600
DL 輸入數字濾波 1
RUN 運行狀態(tài)及上電顯示處理 1（見(jiàn)說(shuō)明7）
LOC 參數修改級別 1（見(jiàn)說(shuō)明8）
EP1—EP8 現場(chǎng)參數定義 （見(jiàn)說(shuō)明9）
設置說(shuō)明
① 上限報警值的設定根據泵池液位的控制要求而定，且需要考慮操作人員處理問(wèn)題時(shí)間。
② 下限報警值的設定是為了防止打空泵或空氣進(jìn)入泵內，提前發(fā)出報警的信號。
③ CTRL=5，表示AI-808調節器作為伺服放大器作用，儀表將測量值直接作為輸出值輸出。
④ 輸入規格Sn=33，表示輸入為1-5VDC信號。
⑤ OPI=5，表示無(wú)閥門(mén)反饋信號的位置比例輸出，由主輸出及報警1控制繼電器直接驅動(dòng)ZKJ-210執行機構正、反轉。
⑥ ALP=15，表示上、下限報警均由AL2輸出，且在下顯示器交替顯示報警符號（高HIAL，低LOAL），使操作人員能迅速了解儀表報警原因。
⑦ RUN=1，表示儀表工作在自動(dòng)狀態(tài)
⑧ 參數修改級別，LOC=1，表示可顯示查看現場(chǎng)參數，不允許修改，但允許設置給定值，通過(guò)參數鎖功能的設定，預防了無(wú)關(guān)人員亂動(dòng)而影響儀表的正常運行。
⑨ 當儀表的參數設置完畢后，大多數參數將不再需要現場(chǎng)工人進(jìn)行設置，并且現場(chǎng)操作工對許多參數不理解，有可能產(chǎn)生誤操作而將參數更改成錯誤的數值，影響儀表的正常工作。故對操作工可以理解需要改動(dòng)的參數通過(guò)EP1-EP8定義1-8個(gè)現場(chǎng)參數給操作工使用。
儀表的安裝與調試
VEGASON52K超聲波液位計
首先將儀表進(jìn)行上電檢查，根據泵池現場(chǎng)實(shí)際液位變化進(jìn)行程序參數的設置，如所測介質(zhì)的類(lèi)型、量程、輸出方式等，并按技術(shù)要求作好安裝前的模擬調校，使液位的高低與輸出信號成線(xiàn)性相關(guān)變化。由于尾礦泵池屬開(kāi)口容器，在制作探頭位架時(shí)，必須考慮到儀表與容器壁之間保持一定的距離，即要避開(kāi)檢測的盲壓；且保持傳感器的中心軸線(xiàn)與介質(zhì)表面垂直。同時(shí)，在超聲波傳感器的錐形發(fā)射角內不能有其他雜物件，以避免產(chǎn)生虛假回波而影響測量的準確度。
DFD手操器與ZKJ-210執行器的調試
DFD-1000型電動(dòng)操作器是采用“開(kāi)關(guān)操作制”的原理進(jìn)行手/自動(dòng)的切換和操作的，當切換開(kāi)關(guān)處于手動(dòng)位置時(shí)，①、②輸入端分別與⑾、⑿輸出端開(kāi)路，由操作開(kāi)關(guān)控制⑾、⑿端是否得電，并根據位置反饋信號的大小來(lái)控制通電時(shí)間的長(cháng)短；當切換開(kāi)關(guān)處于自動(dòng)位置時(shí)，①與⑾相通，②與⑿相通。而由AI-808調節器來(lái)控制執行機構ZJK-210，從而達到AI-808調節器根據液位變化來(lái)控制ZKJ-210角行程，調節砂泵輸出功率，穩定泵池液位。
在儀表按要求接好控制線(xiàn)后，對ZKJ-210執行器的角行程與位置反饋信號的變化的一致性進(jìn)行調校，通過(guò)粗調和電位器細調，使執行器角行程零位的滿(mǎn)量程分別對應4-20m成線(xiàn)性變化輸出（在DFD表頭有指示），并用操作器手動(dòng)操作進(jìn)行試驗，同時(shí)檢查1XC和2XC行程限位開(kāi)關(guān)是否達到規定技術(shù)限位要求。
系統調試
動(dòng)態(tài)系統調試是實(shí)現液位自動(dòng)控制重要的一步。首先檢查AI-808調節器能否通過(guò)中間繼電器實(shí)現手動(dòng)控制調節，以及執行器正、反轉控制方向的一致性，再檢查液位高低報警功能、行程控制開(kāi)關(guān)限位和保護功能是否正常，液位的測量指示正確否？在完成手動(dòng)聯(lián)動(dòng)試驗后，將泵池液面通過(guò)手動(dòng)控制穩定在工藝要要求的區域范圍內變化，先把DFD-1000手操器投向自動(dòng)控制，再將AI-808投入自動(dòng)觀(guān)看自控系統能夠根據液位的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行相應的跟蹤調節，在此基礎上再啟動(dòng)自整定功能，以獲得更好的系統控制參數。待自整定結束后，將系統控制參數記錄好，同時(shí)對參數進(jìn)行必要的密碼鎖定。
效果
經(jīng)過(guò)2個(gè)多月的實(shí)際運行和跟蹤考核，液位自動(dòng)控制完全達到規定的技術(shù)要求，且由于增設了低位報警功能，還能起到預防砂泵打空泵的作用。
結語(yǔ)
原泵池液位自控系統由于E27系列調節器設備的老化，控制環(huán)節多，不僅設備（進(jìn)口）投資大（1臺調節器1.4萬(wàn)元），且因采用了伺服放大器（價(jià)值1千元）驅動(dòng)執行機構，故障率比較高。而用國產(chǎn)AI-808調節器，投資成本僅2千元（含應用功能模塊），僅為進(jìn)口調節器七分之一，還可以省去一臺伺服放大器，數字顯示直觀(guān)，操作簡(jiǎn)便，備有高低報警輸出，提高了自動(dòng)控制的功能和穩定性。