基于AI-808P智能仪表的程序升温控制
图4 可控硅（PK25FG160）接线图
AIJK3型三相移相/周波过零可控硅调功触发器如图5所示。
图5 可控硅触发器
AIJK系列是应用了单片机技术的智能化三相移相触发及周波过零两用触发器,功能强大且可靠性高。本实验装置设置为过零触发可控硅[2]。
铜电阻温度传感器是利用金属铜在温度变化时本身电阻值也随着变化的特性来测量温度的，显示仪表将会指示出铜电阻的电阻值所对应的温度值。其受热部分（感温元件）是用细金属铜丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。当
4
基于AI-808P智能仪表的程序升温控制
被测介质中有温度梯度存在时，其回路内产生热电流的物理现象。所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。
技术指标如表1所示。
表1 铜电阻技术指标
名称 铜电阻 分度号 Cu50 测量范围℃ -50~150 ℃ 热响应时间 <45S 误差△℃ ±（0.10+0.017t） 为防止内胆无水时加热，烧坏加热丝，加入LISA-301仪表构成防干烧连锁图如图6所示[1]。
图6 锅炉防干烧连锁图
2.2 单极性温度控制系统的参数整定及上位机监控
设计温度单闭环控制系统，利用仪表实现温度调节功能。温度控制系统中，锅炉内胆中有铜电阻测温(型号Cu50)，当锅炉内胆温度变化后，即测量值SV和给定值PV不相同，温度信号反馈到智能仪表中，和给定值进行比较后，仪表变送出相应的输出信号，控制AIJK3可控硅触发器起来驱动可控硅的通断[9]，实现对加热器件进行调控，使得SV值接近及趋向PV值，从而达到控制锅炉温度的目的。
实验主要设备：温度传感器、智能仪表AI808、加热丝、可控硅、 力控软件。实验所用的管道流程图如图17所示：关闭手动阀HV01、HV08、HV09、HV12、HV13、HV16；打开动手阀HV02、HV07、HV17往内胆中注水，注水毕可做实验（无外胆循环水）。实验过程中也可以往外胆中注循环水，效果更佳：关闭手动阀HV02、HV03、HV12、HV15、HV18；打开手动阀HV01、HV11往锅炉外胆中不断注水，观察实验效果[1]。
内胆液位304mm，夹套无水；启动自整定功能；原参数：P=160，M5=0，T=3;
5
基于AI-808P智能仪表的程序升温控制
输出限幅：80%，由27摄氏度加热到60摄氏度。
仪表参数设置如表2所示。
表2 仪表AI808参数设置
参数代号 HIAL dHAL dF M5 T Sn dIL Sc oPL ALP Addr dL Loc 参数含义 9999 9999 0 0 3 20 0 0 0 3352 2 1 808 参数代号 LoAL dLAL CtrL P Ctl dIP dIH oP1 oPH CF bAud run EP1-EP8 参数含义 -1999 9999 4 160 2 0 100 2 80 2 9600 26 P、M5、T参数整定如下[3]：
P（速率参数）:范围为1-9999；P与每秒内仪表输出变化100％时测量值对应变化的大小成反比，当CtrL=1或3时，其数值定义如下：
P＝1000÷每秒测量值升高值（测量值单位是0.1℃或1个定义单位） 如仪表以100％功率加热并假定没有散热时，电炉每秒升1℃，则： P＝1000÷10＝100
P值类似PID 调节器的比例带，但变化相反。P值越大，比例、微分作用成正比增强，而P值越小，比例、微分作用相应减弱。P参数与积分作用无关。
当CtrL=4时：P参数设置将增大10倍，以上的例子中应设置P=1000。 M5（保持参数）：M5 、P、t、CtI等参数为AI人工智能调节算法的控制参数，对位式调节方式（CtrL=0时），这些参数不起作用。M5定义为输出值变化为5％时，控制对象基本稳定后测量值的差值。5表示输出值变化量为5%，同一系统的M5参数一般会随测量值有所变化，应取工作点附近为准。例如某电炉温度控制，工作点为700℃，为找出最佳M 5值，假定输出保持为50％时，电炉温度最后稳定在700℃左右，而55％输出时，电炉温度最后稳定在750℃左右。则：
6
基于AI-808P智能仪表的程序升温控制
M5＝750-700＝50.0（℃）
M5参数PID调节的积分时间起相同的作用。M5值越小，系统积分作用越强。M5值越大，积分作用越弱（积分时间增加）。
T（滞后时间）：对于工业控制而言，被控系统的滞后效应是影响控制效果的主要因素，系统滞后时间越大，要获得理想的控制效果就越困难，滞后时间参数t是AI人工智能算法相对标准PID 算法而引进的新的重要参数，AI系列仪表能根据t参数来进行一些模糊规则运算，以便能较完善地解决超调现象及振荡现象，同时使控制响应速度最佳。
t定义为假定没有散热，电炉以某功率开始升温，当其升温速率达到最大值63.5％时所需的时间。AI系列仪表中t参数值单位是秒。
t参数的正确设定值与PID调节中微分时间相等。 如果设置t≤CtI时，系统的微分作用被取消。
控制方式CtrL=3，采用AI人工智能调节，自整定结束后，仪表自动进入该设置，该设置下不允许从面板启动自整定参数功能。以防止误操作重复启动自整定[3]。
C01=40，t01=10; C02=50, t02=10; C03=60, t03=5; C04=60, t04=-3. AI-808P温度控制程序段参数设置及监控曲线如图7所示。
图7 温度监控曲线
7
基于AI-808P智能仪表的程序升温控制
3 双极性温度控制系统的设计
3.1 主要硬件介绍
本次毕业设计所涉及到的实验设备有传感器（液位，流量，压力，温度），智能仪表（厦门宇电AI系列），执行器（电磁阀，可控硅触发器，可控硅，加热四）等。上位计软件：力控组态软件。以下对力控组态软件和智能仪表简单作下介绍。
3.1.1 力控组态软件介绍
力控ForceControlV6.1监控组态软件是北京三维力控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，总结多年的开发、实践经验和大量的用户需求而设计开发的高端产品[4]。
力控监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”以便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能。
力控监控组态软件能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，来实现与“第三方”的软、硬件系统来进行整体的集成。本次设计利用力控组态软件与智能仪表通信，在力控监控画面上修改智能仪表参数实现对系统的监控。
方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、大大降低了组态开发的工作量；
高性能实时、历史数据库，快速访问接口在数据库4万点数据负荷时，访问吞吐量可达到20000次/秒；
强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能；
强大的ACTIVEX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性； 全新的、灵活的报表设计工具：提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板[4]。
3.1.2 智能仪表介绍
本次设计主要用的宇电公司的AI808/AI808P。
8