郑州西门子中国一级代理商DP电缆供应商

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本文以成都拜尔电力设备有限公司自行开发研制的基于贝加莱PCC为控制的水轮机调速器为例，从水轮机调速器的原理、硬件配置和软件结构来讲述和探讨怎样通过PCC技术来实现调速器的各种功能以及它与传统调速器相比较的区别和优势。
关键词：可编程计算机控制器、水轮机调速器、频率测量、步进电机驱动

1 可编程计算机控制器（PCC）的技术特点[2]

自上世纪90年代以来可编程计算机控制器（PCC）技术进入中国控制领域，已经越来越广泛地应用于我国的许多工业技术领域，随着国内一些重要的水电行业的辅机企业在调速器和励磁上的广泛应用，其性能也得到越来越多的厂家的青睐和用户的认可。PCC技术已经逐渐掀起了一股技术革新的潮流。

PCC（Programmble Computer Controller）即可编程计算机控制器是由奥地利贝加莱公司(B&R)1994年提出的。它融合了传统可编程逻辑控制器PLC和工业控制计算机IPC的优势，既有PLC的高性、易扩展性，又有IPC的强运算能力和强实时性等特点，所以也是目前PLC技术发展的新方向。行业内选用PCC做硬件控制也正逐渐成为工业自动化控制领域的新潮流。

与传统的PLC相比较，PCC具有以下显著优势：

1) 定性的分时多任务操作系统：PCC借用了大型计算机的分时多任务操作系统理念，应用程序可以按照工艺功能的不同和级的不同设成不同的任务和不同的任务级别，并可根据要求自行设定任务的循环时间。权高的任务，可将其扫描周期设定相对短。这样使软件的结构加合理、科学，同时保证系统具有高确定的实时性能。

2) 系统响应速度快：系统的响应速度不仅由CPU来决定，还与I/O数据的传输速度有关。PCC的主CPU本身速度快，同时还借用大型计算机的结构，采用I/O-Processor单处理I/O；采用DPR-Controller双向口控制器负责网络及系统的管理。也就是说，一个PCC模块上有三个处理器，既相互立，又相互关联，大限度地提高了整个系统的速度。

3) 系统测频、相位测量响应速度快：传统的PLC步进式微机调速器其测频单元仍采用单片机或数字电路来实现，其响应频率低，产品一致性和性差；而直接采用PCC测频，则另设测频硬件，因此测频的性非常高。因为PCC的主CPU内还含有一个立的时间处理器TPU(Time processing unit ), 可计算处理高达4MHz至6MHz的脉冲信号。因而能巧妙地解决调速器的频率和相位测量问题，实现快速自动准同期并网。这也是基于传统PLC的调速器方案先天受限而无法企及的功能。

4) 编程语言化：PCC不仅支持常规的梯形图、指令表、顺序功能图等IEC61131-1规定的多种语言，而且支持语言如：Automation Basic语言和标准C语言编程。并且可以在同一个项目中同时采用多种语言混合编程。这对于解决复杂的控制算法和工艺任务的编程尤显方便，由于其好的可读性，也非常易于用户对控制程序进行合理的增减。

5) 可移植性强：在不同系列、不同型号PCC上所编制的程序，都可以不用修改源码本身，而直接移植到另外的PCC系列或者型号上。这是因为贝加莱所有的PCC硬件平台都基于相同的操作系统内核，而且采用标签变量关联的编程方式，所以用户在编程时候不需要关心实际的硬件IO映射关系，而把精力投入在工艺算法本身。在完成这些工作后，后只需要简单地将各个标签名映射在实际的IO通道即可。

6) 高性：PCC具有高的性，平均无故障时间MTBF达到50万小时（相当于57年）以上，属于免维护产品，大大一般的PLC或IPC（目前市场上的PLC硬件平均无故障时间MTBF达到30万小时）。

7) 软件开发环境集成化：PCC的软件组态开发环境采用AUTOMATION STUDIO工具，秉承一个软件工具，全部解决整个自动化项目的集成自动化思想，在这一个软件中同时集成了触摸屏画面组态、PLC编程调试、伺服驱动器的编程控制、离线在线调试等丰富的功能。从而可以大大提高项目的开发效率。

2 PCC调速器的原理及结构[3]

2.1 调节系统的基本原理

PCC步进式水轮机调速器是一种以可编程计算机控制器PCC及步进电机为控制，与步进式液压随动系统配套组成的水轮机调速器。该调速器装置具有硬件新颖，结构简单，性能优越，性高，维护量小等一系列优势。它是在总结了目前国内外调速器的与现代液压控制技术的特点设计开发的新型换代产品。其主要作用是：

1）将机组转速及负荷给定等控制信号转换成液压信号，以控制水轮机的导叶接力器，导叶接力器与水轮机的控制环相连，从而操作导水叶。使水轮发电机组的转速保持在额定转速允许偏差内运转，以满足电网对频率质量的要求。

2）实现水轮机转速的单机调节和控制，以适应电网负荷的增减。

3）实现机组按规定的操作程序进行正常的自动或手动开机、空载、负载和自动停机。并能接受不同的故障信号，进行必要的机组保护操作直至紧急停机，以保机组的运行

4.3张力调节模块设计

由于伺服控制系统不仅能控制速度，还能控制位置，与变频调速相比，伺服控制、。所以本设计中张力调节控制采用的是伺服控制系统，其控制软件采用PCC的内置PID调节 。

4.3.1 PID控制系统框图

PID调节器由比例调节器(P)，积分调节器(I)和微分调节器(D)构成，图4.3所示为PID控制系统框图。

图4.3 PID控制系统框图

图中R为设定的期望值，Y为控制变量，S为实际输出值，e为控制偏差值(e=R-S)。

工作原理：直接采用PCC里面具备的PID指令编程模块，从模拟量输入通道的张力信号--->AD--->张力数字量--->进入PID模块，按照设定参数（比例系数、微分时间、积分时间等）通过PID计算---->调整后的张力值，将运算放到输出通道。通过公式转换计算出调整后的频率值。

4.3.2 PID控制算法

PID控制是根据给定值R(t)与实际输出值S(t)之间的偏差e(t)来进行控制的。将偏差的比例 (P)，积分(I)，和微分(D)通过线性组合构成控制量，对受控对象进行控制 。

PID控制算法的基本运算式如下：

将各变量用数字量表示，公式如下：

在张力控制中，综合考虑PCC的运算速度和伺服控制系统转速以及控制精度的要求，采样周期设为200ms。

式中SK为K次伺服电机输出脉冲频率，控制伺服电机的速度。SK-1 为上一次脉冲输出频率值。

△ek为实际输出的脉冲数和应该要输出的脉冲数之差。
△ek= ek- ek-1为K次采样所获得的偏差数。
△ek-1= ek-1- ek-2为K-1次采样所获得的偏差数。
Kp,Ki,Kd分别为比例系数、积分系数、微分系数。

实际调试过程可对Kp,Ki,Kd进行调试，选定合理的值，保证偏差控制在合理的范围之内。

4.3.3 张力控制程序流程图

张力控制程序流程图如图4.4所示。

图4.4 张力控制程序流程图

张力传感器的值被传送到PCC的模拟输入通道，通过模拟量转换为数字量，之后可以行张力预紧，使运行前各张力达到设定值的70%左右，以免全机启动后张力立即松掉。

全机启动后，伺服和变频控制系统由0开始加速运转，进行加程中张力的实时控制。在加速15s后系统进入匀速运转阶段，此时，加速张力控制关闭，开启匀速状态张力控制来实现匀速状态下张力的实时控制。在匀速状态改变设定值，就进入加速或减速状态，时间为5s。张力控制采用传统的PID控制。全机停止时，开启减速张力控制，直到机器停止。

5 结束语

本设计主要从控制系统工作原理、硬件结构及软件模块设计等方面探讨了磨毛整理机电控系统。采用PCC作为控制单元，将导布系统用伺服控制系统代替变频控制系统后，使磨毛机运行过程中各张力值加稳定。实现了技术突破，大大提高了生产效率和系统稳定性。织物经磨毛机加工后，手感柔软滑爽，绒毛短匀，有的织物可达到观之无毛摸之柔爽的效果，大的提高了织物的附加值。

1 前 言

目前国内外染整设备技术发展总的趋势是向环保、、节能、低耗、、智能化方向发展。磨毛整理机的发展仅有几十年的历史。以德国、意大利为主的一些柔软磨毛整理机诞生于上世纪90年代，到今天已经形成了广泛应用计算机控制等的发展趋势。随着电子技术的迅猛发展，国内磨毛机技术的进步也相当的快，新一代磨毛机研发于21世纪初，但到目前为止其技术水平和磨毛机尚有一定差距 。国内外磨毛机产品的技术现状对比分析如表1.1所示。

织物的张力 是织物与磨毛辊接触松紧度的表现。在磨毛过程中,布面张力越大,布面与磨毛辊接触越紧密,磨毛效果越好。但张力不能过大,否则织物强力下降也越多,影响织物性能,使磨毛效果变差,出现布面发花、绒毛不均匀,导致磨柳等疵品。织物保持恒定的张力可避免出现表面绒毛出现裂缝等瑕疵，所以在高速运行的磨毛机上，实现织物的实际张力保持恒定非常关键。

2 磨毛机主要工作单元

其中进布辊、前导辊、后导辊、上导辊和出布辊为导布系统辊，是由伺服系统控制。锡林、左右磨辊和可调速扩幅辊由变频控制。不可调速扩幅辊跟随可调速扩幅辊启动、停止。
张力控制过程为：以织物张力为控制量，以导步辊转动速度为控制量建立恒张力闭环控制子系统。PCC通过模拟输入端口实时接收张力传感器检测回来的值，从而判断各处张力大小，根据张力设定值，运用PCC内部的PID控制算法，计算出伺服电机转速变化量，通过高速脉冲输出端口发送脉冲信号给伺服驱动器驱动电机旋转，保运行过程中系统张力恒定。

伺服系统在机电设备中具有重要的地位，的伺服系统可以提供灵活、方便、准确、快速的驱动。随着技术的进步和整个工业的不断发展，拖动系统的发展趋势是用交流伺服驱动取代传统的液压、直流、步进和AC变频调速驱动，以便使系统性能达到一个全新的水平，包括短的周期、高的生产率、好的性和长的寿命。

一、伺服系统的发展过程

伺服系统的发展经历了由液压到电气的过程。电气伺服系统根据所驱动的电机类型分为直流（DC）和交流（AC）伺服系统。20世纪50年代，无刷电机和直流电机实现了产品化，并在计算机外围设备和机械设备上获得了广泛的应用，20世纪70年代则是直流伺服电机的应用广泛的时代。但直流伺服电机存在机械结构复杂、维护工作量大等缺点，在运行过程中转子发热，影响了与其连接的其他机械设备的精度，难以应用到高速及大容量的场合，机械换向器则成为直流伺服驱动技术发展的瓶颈。

从20世纪70年代后期到80年代初期，随着微处理器技术、大功率半导体功率器件技术和电机永磁材料制造工艺的发展及其性能价格比的日益提高，交流伺服技术——交流伺服电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品。交流伺服电机克服了直流伺服电机存在的电刷、换向器等机械部件所带来的各种缺点，特别是交流伺服电机的过负荷特性和低惯性体现出交流伺服系统的优越性。

交流伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要有两大类：永磁同步（SM型）电动机交流伺服系统和感应式异步（IM型）电动机交流伺服系统。其中，永磁同步电动机交流伺服系统在技术上已趋于成熟，具备了十分优良的低速性能，并可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了伺服驱动的要求。随着永磁材料性能的大幅度提高和价格的降低，其在工业生产自动化领域中的应用将越来越广泛，目前已成为交流伺服系统的主流。感应式异步电动机交流伺服系统由于感应式异步电动机结构坚固，制造容易，价格低廉，因而具有很好的发展前景，代表了将来伺服技术的方向。但由于该系统采用矢量变换控制，相对永磁同步电动机伺服系统来说控制比较复杂，而且电机低速运行时还存在着效率低、发热严重等有待克服的技术问题，目前并未得到普遍应用。

系统的执行元件一般为普通三相鼠笼型异步电动机，功率变换器件通常采用智能功率模块IPM。为进一步提高系统的动态和静态性能，可采用位置和速度闭环控制。三相交流电流的跟随控制能有效提高逆变器的电流响应速度，并且能限制暂态电流，从而有利于IPM的工作。速度和位置环可使用单片机控制，以使控制策略获得高的控制性能。电流调节器若为比例形式，三个交流电流环都用足够大的比例调节器进行控制，其比例系数应该在保证系统不产生振荡的前提下尽量选大些，使被控异步电动机三相交流电流的幅值、相位和频率紧随给定值快速变化，从而实现电压型逆变器的快速电流控制。电流用比例调节，具有结构简单、电流跟随性能好以及限制电动机起制动电流快速等诸多优点。

从伺服驱动产品当前的应用来看，直流伺服产品正逐渐减少，交流伺服产品则日渐增加，市场占有率逐步扩大。在实际应用中，精度高、速度快、使用方便的交流伺服产品已经成为工厂自动化等各个领域中的主品。

二、伺服驱动产品概况

由于伺服驱动产品在工业生产中的应用十分广泛，市场上的相关产品种类很多，从普通电机、变频电机、伺服电机、变频器、伺服控制到运动控制器、单轴控制器、多轴控制器、可编程控制器、上位控制单元乃至车间和厂级监控工作站等一应俱全。

（一）伺服电机

随着永磁材料制造工艺的不断完善，新一代的伺服电机大都采用了新的Nd2Fe14b1（铷铁硼）材料，该材料的剩余磁密、矫顽力和大磁能积均好于其他永磁材料，再加上合理的磁、磁路及电机结构设计，大大地提高了电机的性能，同时又缩小了电机的外形尺寸。新一代的伺服电机大都采用了新型的位置编码器，这种位置编码器的信号线数量从9根减少到5根，并支持增量型和型两种类型，通信速率达4M/s，通信周期为62.5μs，数据长度为12位，编码器分辨率为20bit/rev，即每转生成100万个脉冲，转速达6000r/min，编码器电源电流仅为16μA。伺服电机按照容量可以分为小型（MINI型）、小容量型、中容量型和大容量型。小容量型的功率范围为10W到20W，小容量型的功率范围为30W～750W，中容量型的功率范围为300W～15KW，大容量型的功率范围为22KW～55KW。伺服电机的供电电压范围从100V～400V（单三相）。

（二）伺服控制单元

传统的模拟控制虽然具有连续性好、响应速度快及的优点，但也有难以克服的缺点，如系统调试困难，容易受到环境温度变化的影响而产生漂移，难以实现柔性化设计，缺乏实现复杂计算的能力，无法实现现代化控制理论指导下的控制算法等。所以现代伺服控制均采用全数字化结构，伺服控制系统的主要理论也采用了现代矢量控制思想，它实现了电流向量的幅值控制和相位控制。为了提高产品的性能，新一代的伺服控制器采用了多种新技术、新工艺，主要体现在以下几个方面：

1.在电流环路中采用了d-q轴变换电流单元，在新的控制方式中，主CPU的运算量得以减少，通过硬件来进行电流环控制，即将控制算法固化在LSI硬件环路中。通过采用高速的d-q轴变换电流单元，使电流环的转矩控制精度有了进一步的提高，实现了在稳态运行及瞬态运行时均能保持良好的性能。

2.采用了脉冲编码器倍增功能，新的控制算法使位置控制的整定时间缩短为原来的三分之一。

3.速度控制环采用速度实时控制算法，是电机的低速性能得到进一步提高，速度波动和转矩波动降到。采用在线自动锁定功能，使伺服系统的调试时间缩短，操作加简化。

4.采用主回路与控制回路进行电气隔离的结构，使操作及故障检测加方便，供电电源电压从100V扩展到400V（单相/三相）。

5.伺服控制一般均采用从电机轴端的位置编码器采集位置信号进行反馈，在受控执行机械部分没有反馈采样信号，即半闭环的控制方式。目前的新产品则采用全闭环的控制方式，使机械加工误差、齿轮间隙、结构受力弹性变形等误差所造成的影响在伺服控制器中通过计算完成修正。

6.用RICS（精简指令计算机系统）技术，使CPU的数据处理能力由8位、16位提高到32位，微处理器的主频提高到百兆以上。

（三）上位控制

随着工业机械化设备对高速化、化和小型化以及多品种小批量化、高性、免维护性能要求的提高，上位机控制群得以广泛应用。从上层的可编程控制器（PLC）、运动控制器、机床CNC控制器，可一直连到底层的通用输入/输出（I/O）控制单元和视觉传感系统。编程语言有梯形图、NC语言、SFC语言、运动控制语言等，均可按照用户要求灵活配置。系统可控制轴数从单轴到可支持多达44轴，控制器可以连接从模拟信号到网络信号的各种信号类型，可广泛应用于半导体制造设备、加工机械、搬运机械、卷扬机械等，具有很高的性能价格比。

三、伺服系统的发展趋势

从的讨论可以看出，数字化交流伺服系统的应用越来越广，用户对伺服驱动技术的要求也越来越高。总的来说，伺服系统的发展趋势可以概括为以下几个方面：

（一）交流化

伺服技术将继续地由DC伺服系统转向AC伺服系统。从目前市场的情况看，几乎所有的新产品都是AC伺服系统。在工业发达的国家，AC伺服电机的市场占有率已过80%，在国内生产AC伺服电机的厂家也越来越多，正在逐步过生产DC伺服电机的厂家。可以预见，不久的将来，除了在某些微型电机领域之外，AC伺服电机将取代DC伺服电机。

（二）全数字化

采用新型高速微处理器和数字信号处理机（DSP）的伺服控制单元将取代模拟电子器件为主的伺服控制单元，从而实现数字化的伺服系统。全数字化的实现，将原有的硬件伺服控制变成了软件伺服控制，从而使在伺服系统中应用现代控制理论的方法成为可能。

（三）高度集成化

新的伺服系统产品改变了将伺服系统划分为速度伺服单元与位置伺服单元两个模块的做法，代之以单一的、高度集成化、多功能的控制单元。同一个控制单元，只要通过软件设置系统参数，就可以改变其性能，既可以使用电机本身配置的传感器构成半闭环调节系统，又可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成的全闭环调节系统。

（四）智能化

智能化是当切工业控制设备的流行趋势，伺服驱动系统作为一种的工业控制装置当然也不例外。新数字化的伺服控制单元通常都设计为智能型产品，他们的智能化特点表现在以下几个方面

1）具有参数记忆功能。系统的所有参数都可以通过人机对话的方式由软件来设置，保存在伺服单元内部，通过通信接口，这些参数甚至可以在运行途中由上位计算机加以修改;

2）具有故障自诊断与分析功能。无论什么时候，只要系统出现故障，就会将故障的类型以及可能引起故障的原因通过用户面板清楚地显示出来，这就简化了维修与调试的复杂性;（3）具有参数自整定的功能。众所周知，闭环调节系统的参数整定是保证系统性能指标的重要环节，带有自整定功能的伺服单元可以通过几次试运行自动将系统的参数整定出来，并自动实现其优化。

（五）模块化和网络化

在国外，以工业局域网技术为基础的工厂自动化（Factory Automation简称FA）工程技术在近十年来得到了长足的发展，并显示出良好的发展势头。为适应这一发展趋势，新的伺服系统都配置了标准的串行通信接口（如RS—232C接口等）和的局域网接口。这些接口的设置，显著增强了伺服单元与其它控制设备的互联能力，从而与CNC系统间的连接也因此变得十分简单，只需要一根电缆或光缆，就可以将数台，甚至数十台伺服单元与上位计算机连接成为整个数控系统。

综上所述，伺服系统将向两个方向发展：一个是满足一般工业应用的要求，对性能指标要求不是很高的应用场合，追求、少维护、使用简单等特点的驱动产品，如变频电机、变频器等;另一个就是代表着伺服系统发展水平的主导产品——伺服电机、伺服控制器，追求、高速度、数字化、智能化、网络化的驱动控制，以满足用户较高的要求。

近几年来，电力市场供应紧张，全国范围内缺电、拉闸限电现象时有发生。究其原因，主要是电煤资源供不应求，煤价也不断上涨，直接导致了发电成本增加。这样，降低发电成本成为电厂的很大课题，为了降，电厂需要采用加的生产管理手段，才能通过优化生产、降低煤耗来提高生产效率。在这种情况下，电厂厂级监控信息系统SIS（Supervisory Inbbbbation System）就被以比较快的速度地推广开，成为提高电厂管理水平的一种有效途径。

SIS及ESP-iSYS 

    SIS－电厂厂级生产管理监控信息系统是为了好地实现发电企业、经济运行，提升企业的整体效益和在未来竞价上网中的竞争优势而开发的一套以电厂生产过程中所涉及的各种控制、监测、计量等系统为基础，集实时数据采集、加工、显示、存储为一体的完整的解决方案。SIS系统是建立在面向生产过程的、开放性的实时过程信息数据库基础上的信息系统，该系统将生产过程数以万计的数据进行储存和分析，为运行人员和生产管理者提供控制和决策的依据与指导。SIS为电力企业的稳定发电、控制企业成本、提高企业的生产力提供了真实而重要的现场实时数据，同时又能、准确地保存企业生产的大量珍贵的历史数据。再配合ESP-iSYS基础上科学、有效的数据发掘工具，、的计算分析模型，成为企业、经济运行的有力。火力发电厂厂级监控信息系统（SIS）是于1997年底提出，2000年被纳入《火力发电厂设计技术规程》。在此基础上，于2004年形成了《火力发电厂厂级监控信息系统技术条件》。 
    ESP-iSYS是中控软件公司开发的一套实时数据库系统软件包，它是企业的实时信息，能够整合企业生产信息，能够支撑整个企业的实时信息交互和各种智能的和自动化的事务执行。能够为企业管理部门提供即时、的实时信息和数据分析结果。ESP-iSYS集成整个企业的实时数据，确保企业中的各个角色及时获得他们所需要的关键指标。企业的实时数据不再仅用来监控，而是通过ESP-iSYS的实时计算和实时数据分析功能，将实时数据转换为对企业生产管理和决策至关重要的实时信息和即时统计分析数据，这些信息和数据使生产变得透明，帮助企业的决策者作出及时、准确的决策。ESP-iSYS，从各种数据源收集企业的原始生产数据，通过丰富的Web画面和及时的Web报表将实时信息展现在您的面前，让用户浏览历史和当前的工况和各种关键分析信息，满足生产装置、运行优化、企业管理各个层面的需求。ESP-iSYS还为SIS系统进行了特别设计，对SIS的功能实现提供了加有力的支持。

构建基于ESP-iSYS的SIS 

   （1）实时、历史数据平台功能模块的构建
   ESP-iSYS有的组件ESP-iRTDB，它是ESP-iSYS实时数据库的数据和调度服务。它作为实时的高速总线，完成对实时数据的分配、压缩存储和处理。ESP-iSYS不仅能够提供实时数据，还支持快速事务处理，能够触发虚拟机运行实时计算任务；触发报务进行即时的报警检测。ESP-iSYS还提供了加速实时信息访问的高速缓存——内存历史数据库，从而为上层应用访问近期实时数据提供了高的交互速度。ESP-iSYS连接ESP-iHisServer，可地存储磁盘历史数据。适配现场不同通讯标准和协议的接口软件集合，将的数据投递到ESP-iSYS，此种方式进一步提高了整体架构的稳定性。通过ESP-iSYS，分布在企业内的各种实时数据源被整合起来，形成了统一的通用的实时数据源，企业中各种应用系统可以基于统一的实时数据平台和统一的接口存取整个企业的实时信息。

   （2）全厂实时数据采集与处理功能模块的构建
   ESP-iSYS是一个全厂实时数据采集与处理的开发平台，通过简单的组态，就可以集成全厂实时数据。ESP-iSYS提供了对工业各种协议和标准普适性的接口方案，提供了从底层数据源到ESP-iSYS的高速双向交互。ESP-iSYS支持过300种接口解决方案，覆盖绝大部分的分布式控制系统，从小型的数字仪表、PLC到大型的DCS和SA系统，均可以通过ESP-iSYS接口解决方案形成整个企业统一的数据源。ESP-iSYS为诸如化验室管理系统等人工数据录入也提供了的工具，保严谨的录入流程。ESP-iSYS的接口解决方案甚至覆盖了部分年代久远的系统，通过ESP-iSYS的接口方案合作伙伴，ESP-iSYS能为企业提供的接口解决方案得到了进一步的扩展。通过部署一套ESP-iSYS实时数据库，即可构成全企业稳定运行的实时数据。ESP-iSYS还提供了开放的接口开发包，使有程序开发能力的用户能够方便地扩展。 

二、特点 

1 丰富多样化的系列产品
    
    宇电拥有丰富多样化的二次过程仪表产品。诸如型仪表AI-708/808型人工智能工业调节器、AI-708P/808P程序型人工智能工业调节器、AI-708H/AI-708Y型流量积算仪、AI-708M/M2型六路/二路测量显示报警仪，经济型仪表AI-518T经济型智能温度控制器（原AI-708T型）、AI-508T简易型人工智能温控器、AI-501T型单测量显示报警仪，开关量/频率信号仪表AI-301M型开关量I/O模块, AI-2000型触摸屏PC、AI-2000W型彩色电脑无纸纪录仪，AIFCS计算机监控系统，可控硅电炉温度控制柜，AIJK3型三相移相/周波过零可控硅调功触发器等多种产品。

2 可编程输入、输出技术
    
    自由设置热电偶、热电阻及多种线性电压（电流）输入。

3 模块化
    
    模块化实现了批量生产、交货、模块损坏、增加（或减少）功能只需换模块等优点。有模拟量输出模块X、X4、X5、X6，开关量输出模块L2、L4、L5、G、G5、W1、W2，可控硅触发输出模块K1、K2、K5，电压输出模块V5、V10、V12、V24、U5，输入模块J0、J1、J2、J3、J4、J5、I2、I3、I4、I5，通讯接口模块S、S4。

4 AI人工智能调节技术
    
    结合PID调节、自学习及模糊控制技术，实现了自整定/自适应功能，及无调、无欠调的调节，性能远传统PID调节器。

5 隔离技术
    
    自隔离技术和光电隔离技术使通讯、输出或输入实现信号间相互隔离。

6 快速通讯
    
    RS485通讯9600波特率下，平均每台仪表读取3个常用变量及1个参数的速度仅40ms。

7 扩展性
    
    自定义输入规格；可定制功能复杂的液位/体积（重量）显示控制仪，山东大成农公司从厦门宇光公司定做液位/重量控制仪，把液位与重量表格和两点插值公式写进液位/重量控制仪，实现液位及其对应重量显示的功能，受液位/重量控制仪存储容量限制，只能写进60个数据，每两个数据之间再用两点线性插值公式计算；功能模块根据需要可以增减。

8 发展提高性
    
    不断推出新产品，近开发出E5导轨安装仪表，不同通道的巡检仪AI-704M、AI-706M等满足广大用户不同需要。

三、宇电产品的应用 
    
    基于山东大成农股份有限公司农生产间歇操作的特点和宇电产品的特点，山东大成农股份有限公司农产品大量使用了宇电系列产品如：AI708TB30台、AI708TBS130台、AI-808 BXS8台、AI708M2BS15台、AI708MBS30台、AI-708HBI4S2台、AI-708YBI4S6台、AI704MBS5台、AI706MBS8台、AI501TB3台、AIFCS5套、液位/体积（重量）显示控制仪1块等，其中一套AIFCS已达到150点。
    
    下面以山东大成农药其中一个农药产品的中间体四甲基乙烯所使用的宇光仪表为例加以说明。

3.1 系统硬件
    
    四甲基乙烯主要通过调节进入再沸器的蒸汽量来控制稳定塔底和塔的差压，切割塔、精馏一塔、精馏二塔三套物料差压单回路调节系统，切割塔高位槽、精馏一塔高位槽、精馏二塔高位槽三套液位指示、联锁系统，高位槽液位到上自动停泵、到下自动开泵，二聚釜压力高报警，温度指示、记录等功能。系统按照生产现场防爆级别要求设计，由研华工业控制计算机、RS232/RS485转换器，宇电AI-708TBS智能数字显示仪、宇电AI-808BXS人工智能工业调节器，现场一次仪表等组成AIFCS计算机监控系统，该系统真正具有监控和记录集中、控制和危险分散等现场总线系统的特点，非常适合我公司工业生产的要求。

3.2 系统软件及组态
    
    AIMCGS是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，在工业控制领域有着广泛的应用。AIMCGS的特点：
    
    ○简单灵活的可视化、模块化操作界面，条块清晰，易学易用。用户应用系统有主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成
    
    ○具有良好的可维护性和可扩充性。三种基本类型的构件（设备构件、动画构件、策略构件）完成了AIMCGS三大部分（设备驱动、动画显示和流程控制）的所有工作。

    ○此外有、、动画显示、报表、报警、趋势、打印、网络等功能。

    选择AIMCGS组态软件平台，利用RS485协议构成局域网，组成AIFCS计算机监控系统，自行编程、组态、调试，实现工艺参数的集中监视、控制、记录等功能。工控机下传查询语句轮寻各个宇光智能仪表，采集实时数据。宇光智能仪表的参数可以在仪表面板上修改，也可以通过监控机下发命令语句实现修改。监控系统其中一个画面见图3。

3.3 调试和投运

    调试时AI-808人工智能工业调节器不正常，经过反复检查，监控程序组态时，AI-808设备构件基本属性的设备属性名OP设置方式应设为0-不设置OP值，如果设为1-设置OP值，即自动设置OP值，表示写OP值，那么就要有一个变量值赋给OP，否则AI-808人工智能工业调节器不能正常工作。SV设置方式与OP设置方式相同。

    自动单回路系统投运时，根据经验和AI人工智能工业调节器使用说明书的要求，使用自整定（AT）功能整定后控制。其中精馏二塔达到8±0.2kPa的效果，自整定后主要参数如下：M5:1.5，P:10，t:15，ctl:3。三套单回路控制系统和连锁系统均顺利投切到自动状态运行。

3.4 改进

    切割塔高位槽、精馏一塔高位槽、精馏二塔高位槽三套液位联锁系统原设计用液位开关，工艺要求改成液位指示、联锁。把液位开关换成液位计，三块智能数显表AI-708TBS换成智能巡检仪AI-708M2，六个温度测点使用三块巡检仪，三块数显表别加装两个L4继电器输出模块，改动有关接线和智能数显表的参数设置，实现液位指示、联锁。节约了改造投资成本。