AI-808調節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，介紹了國產AI-808人工智能調節器的性能、參數設置以及在液位檢測自動控制系統中的應用。
關鍵詞：自動控制 調節器 超聲波
前言
在江西銅業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，因控制系統中所用E27系列進口調節器價格昂貴，隨著調節器內部元件的逐漸老化，故障率明顯增加。采用國產儀表取代進口調節器已成為當務之急。2001年1月份，選礦廠經過分析和比較，首次在尾礦泵池液位控制上試用國產AI-808人工智能調節器，與VEGASON52K液位計、DFD-1000手操器和ZKJ-210執行機構共同組成了二號泵站3#泵池液位自動控制系統，經現場參數設置和系統參數調節整定，成功地實現了對泵池液位自動控制，取得了良好的效果。
AI-808調節器簡介
AI-808型調節器是國產較先進的儀表，內部采用了高性能的ASIC芯片和模塊化硬件設計，在輸入、輸出信號上均采用了數字校正技術，以消除穩定性較差的可調電阻所帶來的誤差；通過自動調零技術的應用可長期使用而不會產生零點漂移，測量數字精確穩定；具有多種輸入、輸出規格和報警方式設置。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）寬范圍內波動，在強干擾的環境下也能保證測量的精度和工作的穩定性。
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，是由VEGASON52K液位計將檢測到的液位信號，轉換成4-40mA的電流輸出信號，經電阻進到調節器，調節器作數據分析處理后，根據控制功能參數的設置要求，驅動中間繼電器1ZJ或者2ZJ，控制ZKJ-210執行機構的正、后轉，調節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，穩定泵池液面的目的。
AI-808調節器參數功能及設置說明
AI-808調節器參數功能
正確設置AI-808調節器的控制參數是液位能否實現自動控制的關鍵，共有23個參數需要放置，8個現場參數需要定義，各參數代號、含義和設定值如表1所示
表1 AI-808調節器參數功能表
參數代號 參數含義 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 2.0
P 速率參數 2
T 滯后時間 3 秒
CTL 輸出周期 4 秒
SN 輸出規格 33（見說明4）
DIP 小數點位置 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 系統功能選擇 15
ADDR 通訊地址 0
BAUD 通訊波特率 9600
DL 輸入數字濾波 1
RUN 運行狀態及上電顯示處理 1（見說明7）
LOC 參數修改級別 1（見說明8）
EP1—EP8 現場參數定義 （見說明9）
設置說明
① 上限報警值的設定根據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，提前發出報警的信號。
③ CTRL=5，表示AI-808調節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控制繼電器直接驅動ZKJ-210執行機構正、反轉。
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
⑧ 參數修改級別，LOC=1，表示可顯示查看現場參數，不允許修改，但允許設置給定值，通過參數鎖功能的設定，預防了無關人員亂動而影響儀表的正常運行。
⑨ 當儀表的參數設置完畢后，大多數參數將不再需要現場工人進行設置，并且現場操作工對許多參數不理解，有可能產生誤操作而將參數更改成錯誤的數值，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通過EP1-EP8定義1-8個現場參數給操作工使用。
儀表的安裝與調試
VEGASON52K超聲波液位計
首先將儀表進行上電檢查，根據泵池現場實際液位變化進行程序參數的設置，如所測介質的類型、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表面垂直。同時，在超聲波傳感器的錐形發射角內不能有其他雜物件，以避免產生虛假回波而影響測量的準確度。
DFD手操器與ZKJ-210執行器的調試
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調節器來控制執行機構ZJK-210，從而達到AI-808調節器根據液位變化來控制ZKJ-210角行程，調節砂泵輸出功率，穩定泵池液位。
在儀表按要求接好控制線后，對ZKJ-210執行器的角行程與位置反饋信號的變化的一致性進行調校，通過粗調和電位器細調，使執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定技術限位要求。
系統調試
動態系統調試是實現液位自動控制最重要的一步。首先檢查AI-808調節器能否通過中間繼電器實現手動控制調節，以及執行器正、反轉控制方向的一致性，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？在完成手動聯動試驗后，將泵池液面通過手動控制穩定在工藝要要求的區域范圍內變化，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能夠根據液位的動態變化進行相應的跟蹤調節，在此基礎上再啟動自整定功能，以獲得最佳的系統控制參數。待自整定結束后，將系統控制參數記錄好，同時對參數進行必要的密碼鎖定。
效果
經過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由于E27系列調節器設備的老化，控制環節多，不僅設備（進口）投資大（1臺調節器1.4萬元），且因采用了伺服放大器（價值1千元）驅動執行機構，故障率比較高。而用國產AI-808調節器，投資成本僅2千元（含應用功能模塊），僅為進口調節器七分之一，還可以省去一臺伺服放大器，數字顯示直觀，操作簡便，備有高低報警輸出，提高了自動控制的功能和穩定性。
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