西门子6ES7212-1AF40-0XB0

ＡＩ智能调节器，集散控制，温度调节

引言：高炉冶炼系统是一个复杂的控制系统，对其进行解剖代价高昂。该系统模拟高炉冶炼过程检测冶炼过程中温度、压力、**、位移、失重等各参数的变化规律建立冶金性能测控系统大型实验室，依据实验结果对高炉冶炼过程提供指导性意见。系统采用集散控制结构，现场由厦门宇电的AI智能仪表实现温度等的**控制，由PLC来实现过程开关量、部分模拟量及定时计数等的过程控制，由工控机实现集中管理。AI智能仪表**的AIBUS+通讯协议，支持RS485通讯接口，配合EM-485B模块构成了该系统的计算机通讯系统，通过RS-485串行通讯实现19个通道温度、**、压力、位移的集中监控。

1、控制系统的硬件组成

    整个系统的控制对象主要为11个大型电炉及其附属设施和气体处理及检测部分，其中除了对温度的**检测及控制外，物料反应过程中的荷重软化位移，物料重量，气体**，气体压力及熔融滴落过程中的熔滴计数都需要进行检测，这些参数主要通过现场AI智能仪表检测并以数字量传入总线。系统结构如下图1所示：

1.1 控制方式选择

系统主要对温度实行**控制，AI人工智能仪表具备位式控制（ON-OFF）、标准PID、AI人工智能调节APID或MPT等多种调节方式，对于多数电炉采用标准的PID控制方式，可以满足工艺条件的要求，用户可以设置M5、P、t参数可以调节相应参数，实现用户自定义调节。对于特殊的温控系统设置CtrL进入自整定调节，**的AI人工智能调节算法具有自整定、自学习功能，无超调及无欠调的优良控制特性，自整定后的控制效果基本上都可以满足工艺要求。

1.2 分段功率限制方式

系统中大部分电炉为电阻炉，少数高温电炉以硅钼棒为加热材料，需采用降压变压器，低温下近似短路，电阻远低于高温状态。如果不进行功率的限制，低温下的电流将远大于额定电流。设置CF参数，使仪表起用功率分段限制，此时仪表输出下限将不作限制，而oPL将作为当温度小于下限报警值LoＡＬ时输出上限，当温度大于下限报警值时，则输出上限为ｏＰＨ，这样就具备２段功率限制功能，有效地防止了加热初期电流过大的危险。

1.3 控制系统的调试

    对于有些电炉除了炉膛温度的控制及检测外，监测炉壁的温度以计算电炉加热过程中的温度梯度分布曲线，结合其控制同时可以减小控制对象的纯滞后，带来更好的控制效果。对于同一电炉温度起始条件的显示不一致，可通过Sc来校正。在调试过程中，单段升温曲线的电炉首先考虑使用AI仪表的自整定调节功能，需要整定的参数为M5、P、t等参数，加热器各段特性基本相同，自整定后获得了满意的控制效果，恒温时控制精度小于±1℃，大超调小于2℃。

2、控制系统的软件结构及功能

    系统由2层结构组成，上位机为一台工业控制机，实现集中控制及数据的采集与处理。下位机由PLC及现场AI智能仪表实现数字及模拟量的控制。系统同时具有手动及自动两套控制方案，可以实现无扰动的快速切换。上位机控制主界面如下图２所示：

主要实现以下功能：

2.1 人机交互功能

系统的监控主界面显示当前各虚拟设备的布置情况及在线状态，实时数据按详细数据、值数据等不同表现形式动态刷新显示，各参数（温度、**等）的实时曲线绘制，现场各开关量的界面控制，历史数据查询，ＥＸＣＥＬ报表生成，系统报警状态及ＡＩ智能仪表的参数设置等功能。

2.2 数据库管理

各项实时数据及历史数据的管理，数据保存及导入ＥＸＣＥＬ。

2.3 用户及系统管理

系统分为系统管理员，操作员及安全员组成，各角色以不同权限限制；根据实际系统的需要对于采样频率的设定，实时刷新的时间间隔及报警方式等进行管理。

3、结语

本系统已在广东韶关钢铁厂成功投入使用，系统运行安全可靠，由ＡＩ智能调节器，ＰＬＣ及工控机组成的集散控制系统具有抗干扰能力强，控制精度高等优点，极大地满足了工艺条件的各项控制性能指标要求。

监测机器里的油液的意义与监测人体里的血液的意义类似。油液分析技术又称为设备磨损工况监测技术,是一种新型的设备维护技术,此技术的**性在于通过监测使用中的油液来对设备当前的工作状况以及未来工作状况做出判断,从而为设备的维护和定期检修提供正确而有效的依据,达到预防性维修的目的。油液监测作为设备故障诊断的主体,是早期发觉磨损问题,早期维护的良好方式。
我们做油液分析的目的是：
    1．检测油品的品质以决定可否继续使用;
    2．反映机器的运行状况;发现可能发生的故障隐患。
    如图下所示,美国麻省理工大学（M.I.T）研究表明,机械设备故障很多都来源于油液性能的劣化。

    现在用于油液监测的仪器根据分析项目及功能有多种,目前比较常用的有如等离子光谱仪、分析式铁谱仪、颗粒度计数仪、分光光度计、残碳分析仪及粘度计等。一般化验室做润滑油分析的只有粘度计、水分仪、闪点仪,只限于做常规的理化指标分析,重点是油能否满足润滑要求。
    而不同于状态检修所要求岁设备状况的监测: 设备有无磨损,油内部的杂质含量的变化是否预示着设备的运行异常情况,及存在的潜在隐患等。要做到油液的状态监测,常规的仪器设备是没有办法做到的。
    电厂用油设备（润滑油品种）较多,包括汽轮机（透平油）、给水泵（波箱扭油）、磨煤机（极压齿轮油）、送、引风机（齿轮油）等,如果要实现对其状态监测,靠送样出去检测,则周期长,而且长期费用也较高。
    现场油液分析的优势可概括为以下几方面：
    1．随时可得到使用中的油液的状况信息,为制定设备合理的检修计划提供可靠的依据;
    2．及时了解和掌握油品在生产、运输、储存和使用等环节出现的问提.
    3．内置的智能诊断功 ,可以快速准确查找油品性能恶化的根源;
    4．将复杂的油液理化指标转化为直观明了的信息和结论;
    5．可在现场多次测试多点油样,包括入厂新油;
    6．避免实验室分析周期长,数据难以分析理解的弊病。

目前国际上**的用于油液监测的快速油液分析仪,是多功能分析仪。它集合了在同一台设备上的一系列测试,包括介电常数测量,区分磨屑中的磁性物,含水量,激光颗粒计数及通过显微镜检测磨屑。

艾默生5200分析仪系统配置有三向量分析仪,数字粘度计,工业显微镜、图像抓取工具,迷你实验室分析模块、磨屑分析模块,实验室信息管理模块。其分析过程包括：

1．测量到的油液介电常数和粘度与参考油液的值进行比较,由此来断油液是否由于氧化、水分或污染而引起变质。

2．铁质和水分的测试,也是测量介电常数的时间的变化规律,采用振荡的磁极来检测铁质,输出的结果为铁质指数和含水量。

3．激光颗粒度计数用于检测油样颗粒数及尺寸分布,输出的结果为颗粒数、ISO码以及PPM分布。

    4．磨屑分析是通过在显微镜下观察过滤后的颗粒来实现的。可以用显微镜所附带的摄像装置来抓取图像,磨屑颗粒度决定了磨损的类型。通过观察磨屑的形状、电脑计量尺寸并初步确定产生的原因。

    艾默生5200分析仪系统是集成的三向量分析仪,能进行多个项目:粘度、颗粒度、水份、磨损残物分析,对油中杂质的尺寸进行测量及计数,对较大杂质的类型进行初步判断,是磨损亦或刮伤,并能通过三向量（理化,污染,磨损）分析模块,发出设备有无异常的分析报告。操作方便,快捷。

直观的分析结果——三矢量图
在艾默生的现场油液分析系统中,采用了**的专家智能分析软件,将分析的结果以化学指标,磨损及污染三矢量图直观的显示,大大的简化了繁杂的分析过程。

高效的数据管理功能
现场油液分析系统配置有功能强大的分析软件。可以完成数据的自动分析,曲线图和趋势图生成,数据存储和报表处理。

这样可以大大简化满足ISO9000等法规的工作量,**工作质量。

良好的集成性
艾默生现场油液分析软件OilView可以十分方便地与RBMware系列振动分析,电机诊断,对中与动平衡等分析软件集成在一起,构成一个完整的状态检测技术方案。

我们应充分地认识到油质对设备的影响是非常重大的,以及油液监测对机械设备的重要意义所在。**的监测手段是用油设备进行状态监测的必要条件之一,艾默生5200分析仪系统对开展状态检修有极其重要的帮助,它分析时间短,反馈快,还可以对油中杂质大小进行测量,并能初步判断杂质产生的原因,并且可以通过软件程序进行设备状态的跟踪,对设备的异常情况进行预知, 为制定经济;准确和高效的维修计划提供主要的依据和方向。