AI-808調(diào)節(jié)器在液位自動化控制上的應用
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(diào)節(jié)器的性能、參數(shù)設置以及在液位檢測自動控制系統(tǒng)中的應用。
關鍵詞：自動控制 調(diào)節(jié)器 超聲波
前言
在江西銅業(yè)公司永平銅礦選礦廠尾礦原有四個砂泵池采用了液位自動控制，因控制系統(tǒng)中所用E27系列進口調(diào)節(jié)器價格昂貴，隨著調(diào)節(jié)器內(nèi)部元件的逐漸老化，故障率明顯增加。采用國產(chǎn)儀表取代進口調(diào)節(jié)器已成為當務之急。2001年1月份，選礦廠經(jīng)過分析和比較，在尾礦泵池液位控制上試用國產(chǎn)AI-808人工智能調(diào)節(jié)器，與VEGASON52K液位計、DFD-1000手操器和ZKJ-210執(zhí)行機構共同組成了二號泵站3#泵池液位自動控制系統(tǒng)，經(jīng)現(xiàn)場參數(shù)設置和系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)整定，成功地實現(xiàn)了對泵池液位自動控制，取得了良好的效果。
AI-808調(diào)節(jié)器簡介
AI-808型調(diào)節(jié)器是國產(chǎn)較先進的儀表，內(nèi)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(shù)字校正技術，以消除穩(wěn)定性較差的可調(diào)電阻所帶來的誤差；通過自動調(diào)零技術的應用可長期使用而不會產(chǎn)生零點漂移，測量數(shù)字精確穩(wěn)定；具有多種輸入、輸出規(guī)格和報警方式設置。不僅具備手動/自動無擾動切換操作功能，還具備手動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位置的比例輸出，電源可在85-264VAC（50-60HZ）寬范圍內(nèi)波動，在強干擾的環(huán)境下也能保證測量的精度和工作的穩(wěn)定性。
泵池液位自動控制與接線原理
泵池液位自動控制和接線原理分別如圖1、圖2所示
泵池液位自動控制功能的實現(xiàn)，是由VEGASON52K液位計將檢測到的液位信號，轉(zhuǎn)換成4-40mA的電流輸出信號，經(jīng)電阻進到調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器作數(shù)據(jù)分析處理后，根據(jù)控制功能參數(shù)的設置要求，驅(qū)動中間繼電器1ZJ或者2ZJ，控制ZKJ-210執(zhí)行機構的正、后轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)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(wěn)定泵池液面的目的。
AI-808調(diào)節(jié)器參數(shù)功能及設置說明
AI-808調(diào)節(jié)器參數(shù)功能
正確設置AI-808調(diào)節(jié)器的控制參數(shù)是液位能否實現(xiàn)自動控制的關鍵，共有23個參數(shù)需要放置，8個現(xiàn)場參數(shù)需要定義，各參數(shù)代號、含義和設定值如表1所示
表1 AI-808調(diào)節(jié)器參數(shù)功能表
參數(shù)代號 參數(shù)含義 設定值
HIAL 上限值報警 85（見說明1）
LOAL 下限值報警 50（見說明2）
DF 回差 0.3
CTRL 控制方式 5（見說明3）
M5 保持參數(shù) 2.0
P 速率參數(shù) 2
T 滯后時間 3 秒
CTL 輸出周期 4 秒
SN 輸出規(guī)格 33（見說明4）
DIP 小數(shù)點位置 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（見說明5）
OPL 輸出下限 0
OPH 輸出上限 100
ALP 報警輸出設定 15（見說明6）
CF 系統(tǒng)功能選擇 15
ADDR 通訊地址 0
BAUD 通訊波特率 9600
DL 輸入數(shù)字濾波 1
RUN 運行狀態(tài)及上電顯示處理 1（見說明7）
LOC 參數(shù)修改級別 1（見說明8）
EP1—EP8 現(xiàn)場參數(shù)定義 （見說明9）
設置說明
① 上限報警值的設定根據(jù)泵池液位的控制要求而定，且需要考慮操作人員處理問題時間。
② 下限報警值的設定是為了防止打空泵或空氣進入泵內(nèi)，提前發(fā)出報警的信號。
③ CTRL=5，表示AI-808調(diào)節(jié)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(guī)格Sn=33，表示輸入為1-5VDC信號。
⑤ OPI=5，表示無閥門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(qū)動ZKJ-210執(zhí)行機構正、反轉(zhuǎn)。
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狀態(tài)
⑧ 參數(shù)修改級別，LOC=1，表示可顯示查看現(xiàn)場參數(shù)，不允許修改，但允許設置給定值，通過參數(shù)鎖功能的設定，預防了無關人員亂動而影響儀表的正常運行。
⑨ 當儀表的參數(shù)設置完畢后，大多數(shù)參數(shù)將不再需要現(xiàn)場工人進行設置，并且現(xiàn)場操作工對許多參數(shù)不理解，有可能產(chǎn)生誤操作而將參數(shù)更改成錯誤的數(shù)值，影響儀表的正常工作。故對操作工可以理解需要改動的參數(shù)通過EP1-EP8定義1-8個現(xiàn)場參數(shù)給操作工使用。
儀表的安裝與調(diào)試
VEGASON52K超聲波液位計
首先將儀表進行上電檢查，根據(jù)泵池現(xiàn)場實際液位變化進行程序參數(shù)的設置，如所測介質(zhì)的類型、量程、輸出方式等，并按技術要求作好安裝前的模擬調(diào)校，使液位的高低與輸出信號成線性相關變化。由于尾礦泵池屬開口容器，在制作探頭位架時，必須考慮到儀表與容器壁之間保持一定的距離，即要避開檢測的盲壓；且保持傳感器的中心軸線與介質(zhì)表面垂直。同時，在超聲波傳感器的錐形發(fā)射角內(nèi)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(zhí)行器的調(diào)試
DFD-1000型電動操作器是采用“開關操作制”的原理進行手/自動的切換和操作的，當切換開關處于手動位置時，①、②輸入端分別與⑾、⑿輸出端開路，由操作開關控制⑾、⑿端是否得電，并根據(jù)位置反饋信號的大小來控制通電時間的長短；當切換開關處于自動位置時，①與⑾相通，②與⑿相通。而由AI-808調(diào)節(jié)器來控制執(zhí)行機構ZJK-210，從而達到AI-808調(diào)節(jié)器根據(jù)液位變化來控制ZKJ-210角行程，調(diào)節(jié)砂泵輸出功率，穩(wěn)定泵池液位。
在儀表按要求接好控制線后，對ZKJ-210執(zhí)行器的角行程與位置反饋信號的變化的一致性進行調(diào)校，通過粗調(diào)和電位器細調(diào)，使執(zhí)行器角行程零位的滿量程分別對應4-20m成線性變化輸出（在DFD表頭有指示），并用操作器手動操作進行試驗，同時檢查1XC和2XC行程限位開關是否達到規(guī)定技術限位要求。
系統(tǒng)調(diào)試
動態(tài)系統(tǒng)調(diào)試是實現(xiàn)液位自動控制重要的一步。首先檢查AI-808調(diào)節(jié)器能否通過中間繼電器實現(xiàn)手動控制調(diào)節(jié)，以及執(zhí)行器正、反轉(zhuǎn)控制方向的一致性，再檢查液位高低報警功能、行程控制開關限位和保護功能是否正常，液位的測量指示正確否？在完成手動聯(lián)動試驗后，將泵池液面通過手動控制穩(wěn)定在工藝要要求的區(qū)域范圍內(nèi)變化，先把DFD-1000手操器投向自動控制，再將AI-808投入自動觀看自控系統(tǒng)能夠根據(jù)液位的動態(tài)變化進行相應的跟蹤調(diào)節(jié)，在此基礎上再啟動自整定功能，以獲得更好的系統(tǒng)控制參數(shù)。待自整定結束后，將系統(tǒng)控制參數(shù)記錄好，同時對參數(shù)進行必要的密碼鎖定。
效果
經(jīng)過2個多月的實際運行和跟蹤考核，液位自動控制完全達到規(guī)定的技術要求，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
原泵池液位自控系統(tǒng)由于E27系列調(diào)節(jié)器設備的老化，控制環(huán)節(jié)多，不僅設備（進口）投資大（1臺調(diào)節(jié)器1.4萬元），且因采用了伺服放大器（價值1千元）驅(qū)動執(zhí)行機構，故障率比較高。而用國產(chǎn)AI-808調(diào)節(jié)器，投資成本僅2千元（含應用功能模塊），僅為進口調(diào)節(jié)器七分之一，還可以省去一臺伺服放大器，數(shù)字顯示直觀，操作簡便，備有高低報警輸出，提高了自動控制的功能和穩(wěn)定性。