AI仪表在【动作温度测试仪】中的设计及应用

关键词：程序控温、开关量输入模块、计算机软件、温度保险丝、

一、概述
        目前温度保险丝已广泛应用于工业电子设备、通讯和家用电器产品中，产品的合格率及安全使用、可靠性提高到一个新的要求。 
        在传统的温度保险丝抽样监测数据记录多是采用人工记录，在温度达到温度保险上限时断开温度保险丝电路，在实际应用中起到保护电器设备的安全使用。由于采用了手工检验操作，大量的数据繁重的劳动量，，在手工记录数据的误差大，大量的数据缺乏准确性，实时数据所产生的延误性无法估计，数据库难以自动建立，无法进行数据传递，及查询。为满足产品质量检验的要求开发出【动作温度测试仪】连接电脑用计算机软件来记录数据瞬间断点的温度，保证数据的准确性，实现数据库自动生成方便查询。

二、设计方案如下
硬件设计要求 ：
       设计在有搅拌的加热油锅内放置40个温度开关，用专用 测试夹具及上料夹具模板设计工位40个(可按用户要求＞40)元件同时装夹。元件由上下两电极夹持，处于悬空状态，测试前将元件依次装到模板上的元件定位槽中，然后装到测试夹具中，渗入加热油锅内开始测量。油锅采用AI-708PFK5S程序仪表用可控硅控制电热丝程序升温，每个温度开关采用10路开关量输入模块AI-301ME5I5I5I5I5I5S型。如图是【动作温度测试仪】组合示意图。

软件设计要求：
        在加热油锅内放置40个温度开关，锅内的温度从50℃向300℃不断升温1℃/分钟，当温度开关断开时记录每个断点的温度。在软件输入产品型号、批号可查询记录，程序控温结束及时计算区分出产品的合格与不合格品。
测试系统组成
1．搅拌的加热油锅专用测试夹具及上料夹具模板
2．油锅采用AI-708PFK5S程序仪表控制升温。
3．每个温度开关采用10路开关量输入模块AI-301ME5I5I5I5I5I5S型
4．编制专用软件，在软件上设置升温曲线，满足各类产品的需要。
5．当温度开关断开时软件记录该温度点，断点全部记录时间控制在250mS内。
6．断点温度显示要用颜色来区分合格与不合格。
7．软件上有输入批号/产品型号后才可以开始，开始记录、保持记录。
8．输入相应的批号/可查询对应的记录数据。

三、应用软件制作：
        本系统采用宇光专用AIFCS组态软件经过二次开发而成的软件产品，用户无需系统组态，直接安装即可使用。该软件与宇光仪表配套使用共同构成仪表总线系统，本工程与该软件配套的仪表型号有AI－301M、AI－708P。组态软件采用下位机、上位机二层结构体系，所有的控制信息与数据信息都在其上位机上统一管理、分配。在上位机上，可对工业现场连接的所有仪表进行全方位的监控、数据采集。
        系统启动后，首先要进行登录，只有在正常登录的情况下才能启动数据采集系统，如果密码和用户名不符将退出系统。初始没有密码，按确定即可进入系统。点击或者等待10秒系统进入温度采集主画面如下：
在菜单上点击登录可以进行用户切换。
        主画面上面为温度的实时曲线，实时曲线的纵坐标可以根据需要在20-300之间进行设定。当测量温度的AI-708P仪表与上位机通讯中断时，画面上会显示红色的“708P仪表通讯中断”字样。
中间是各个测量点所记录的温度,只有在把型号和批号都输入后才显示“开始记录”和“保存记录”，当按下“开始记录”时，该命令按扭变红色，如果再次单击该按扭会跳出一提示对话框。如图

       选择“是” 则保存当前的数据，点击“否”则不保存数据重新开始记录；系统就会开始工作。当温度开关断开时，系统就会分别记录此时对应的温度。当用户需要保存的时候，输入批号，按下“保存记录” 键就可以进行保存，同时所记录的数据被清零，开始下一组数据的记录。在同组数据中最小的显示为绿色，最大显示为红色，中间的显示为黑色。
        当AI-301M仪表与上位机通讯中断时，相对应测量点的字符会变成红色显示。
主画面下方是数据查询，输入相对应的批号或型号，按下“查询”即可显示对应批号的记录数据，时间的设定，该系统时间是采用PC机的系统时间，如要调整，只需调整PC机的时间即可，数据以ACCESS数据库格式保存在程序安装目录下。

四、仪表的应用与调试：
温度程序控制仪表AI-708PFK5L2L2S增强型智能调节器 ，单相移相触发可控硅输出控制油温调节。
参数设置：
3．仪表选型、参数表、调试方式
动作温度测试仪程序控制仪表AI-708PFK5L2L2S增强型智能调节器 ，单向移相触发控制
调试方式：自动自整定
在使用过程中AI调节器 结合PID调节、自学习及模糊控制技术，由于自整定执行时采用位式调节，经2~3次振荡后，仪表内部微处理器根据位式控制产生的振荡，分析其周期、幅度及波型来自动计算出M 5、P、t等控制参数。
模块K5单向移相触发、模块L2开关量报警输出、模块S通讯RS485通讯
代号 参数含义 参数 代号 参数含义 参数 代号 参数含义 参数
dHAL 正偏差报 0.5 Sn 输入规格 21 AOP 报警输出 3355
dLAL 负偏差报 0.5 dIP 小数点 1 CF 系统功能 2
dF 回差 0.8 dIL 输入下限 不设 Addr 通讯地址 1~100
CtrL 控制方式 1 dIH 输入上限 不设 bAud 波特率 9600
M5 保持参数 自动 SC 平移修正 0 dL 滤波 1
P 速率参数 自动 OPt 输出方式 3 run 运行状态 1
t 滞后时间 自动 oPL 输出下限 0 Loc 修改级别 808
Ctl 输出周期 1秒 opH 输出上限 100 EP1 现场参数 dHAL
程序设置：
        程序曲线的编排；程序表调节器可用于按一定时间规律自动改变给定值进行控制的场合。具有50段程序编程功能，可设置任意大小的给定值升、降斜率；具有跳转（目标段只限于前30段）、运行、暂停及停止等可编程/可操作命令，可在程序控制运行中修改程序；具有二路事件输出功能。可通过报警输出控制其他设备联锁动作，进一步提高设备自动化能力；具有停电处理模式、测量值启动功能及准备功能，使程序执行更有效率及更完善。

调试应用：
        【动作温度测试仪】温度程序控制器AI-708PFK5L1L1S对油温按温度－时间－温度的格式来程序升温，在使用过程中首先要自整定，目前AI仪表自整定采用的是AI人工智能调节算法是采用模糊规则进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。具有无超调、高精度、参数确定简单、对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。在使用过程中AI调节器 结合PID调节、自学习及模糊控制技术，实现了自整定/自适应功能及无欠调的精确调节，性能远优于传统PID调节器。
       程序调节器可用于按一定时间规律自动改变给定值进行控制的场合。可设置任意大小的给定值升、降斜率；具有跳转（目标段只限于前30段）、运行、暂停及停止等可编程/可操作命令，可在程序控制运行中修改程序；具有二路事件输出功能。可通过报警输出控制其他设备联锁动作，进一步提高设备自动化能力；具有停电处理模式、测量值启动功能及准备功能，使程序执行更有效率及更完善。
        当曲线拟合出现PV值跟不上程序设定曲线SV值时，可采用曲线拟合技术：曲线拟合是AI-708P/808P型仪表采用的一种控制技术，由于控制对象通常具有时间滞后的特点，所以仪表对线性升、降温及恒温曲线在折点处自动平滑化，平滑程度与系统的滞后时间参数t有关，t越大，则平滑程度也越大，反之越小。控制对象的滞后时间(如热惯性)越小，则程序控制效果越好。按曲线拟合方式处理程序曲线，可以避免出现超调现象。注意：曲线拟和的特性使程序控制在线性程序升温时产生固定的负偏差，在线性降温时产生固定的正偏差，该偏差值大小与滞后时间（t）和升（降）温速率成正比。这是正常的现象。
       【动作温度测试仪】每个温度保险丝开关采用AI-301ME5I5I5I5I5I5S型10路开关量输入模块。宇电生产的AI-301M是一种用于在计算机控制系统中作为开关量输入输出的接口，它采用RS485与计算机通讯，可为计算机监控系统提供廉价而高可靠性的开关量输入输出，在计算机监控系统的实际应用中可替代一部分PLC的功能，同时也使对各种开关量的控制更简单方便灵活，提高整个系统的性价比。开关量输入除了可以输入开关状态外，还可以“捕获”4路断开至接通的跳变<