基于AI智能儀表技術(shù)的烘房溫度控制系統(tǒng)

馮盛炳

（廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司，福建廈門 361006）

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)烘房溫度控制不精確，自動(dòng)化水平較低的問題，設(shè)計(jì)了基于AI智能儀表技術(shù)的烘房溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過宇電AI系列智能溫度控制器及開關(guān)量模塊進(jìn)行溫度監(jiān)控和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)烘房的溫度、濕度等智能控制，以及遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o需專人值守，提高效率、降低成本。

關(guān)鍵詞：

烘房控制系統(tǒng) 溫濕度控制 組態(tài) 宇電AI儀表

Drying Room Temperature Control System Based on AI Intelligent Instrument Technology

Feng Shengbing

（Xiamen Yudian Automation Technology Co., Ltd. ,Fujian Xiamen ,361006）

Abstract：Aiming at the problem of inaccurate temperature control in traditional drying rooms and low level of automation,designed a drying room temperature control system based on AI intelligent instrument technology.The system performs temperature monitoring and adjustment through Yudian AI series intelligent temperature controller and switch module,it realizes the intelligent control of temperature and humidity of the drying room, as well as remote monitoring without special personnel on duty, improve efficiency and reduce costs.

Key words：

Drying room control system  Temperature and humidity control  Configuration Yudian AI instrument

引言

  傳統(tǒng)烘干房的溫度控制一般需要人為進(jìn)行檢測溫濕度監(jiān)控，然后憑借操作者的經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度的參數(shù)和時(shí)間控制，控制系統(tǒng)功能簡單，自動(dòng)化控制程度低，烘房內(nèi)溫度不均，溫度控制精度不準(zhǔn)確，效果差。導(dǎo)致被烘干物的物理特性得不到可靠保證，嚴(yán)重影響烘房的工作質(zhì)量，增加了成本。針對(duì)這種狀況，設(shè)計(jì)了基于宇電AI儀表技術(shù)的烘房遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要應(yīng)用于烘干衣服和紡織品場合，根據(jù)項(xiàng)目要求烘房進(jìn)行烘房在進(jìn)行烘干過程中可以手動(dòng)或者自動(dòng)控制烘干房內(nèi)的溫度、濕度以及氣流循環(huán)，可以進(jìn)行紫外線殺菌操作，保證烘干物的品質(zhì)和速度。此外整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如果出現(xiàn)設(shè)備故障以及超溫時(shí)會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，并且報(bào)警提示。溫濕度數(shù)據(jù)和報(bào)警信息記錄存儲(chǔ)，方便后續(xù)查看歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無人值守，遠(yuǎn)程監(jiān)控自動(dòng)控制智能化生產(chǎn)。

1 工程實(shí)施方案

1.1 系統(tǒng)組成及工作原理

  系統(tǒng)由人工智能溫控器、PC機(jī)（手機(jī)、平板）和若干輸入輸出點(diǎn)組成，如圖1。

圖1

  系統(tǒng)以宇電人工智能溫控器為中心，溫濕度傳感器和報(bào)警點(diǎn)采集模塊作為人工智能溫控器的反饋信號(hào)，人工智能溫控器對(duì)獲取的數(shù)據(jù)，報(bào)警點(diǎn)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)分析的結(jié)果智能溫控器通過PID算法控制固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，通過控制開關(guān)量輸出模塊控制不同功能風(fēng)機(jī)和紫外線殺菌設(shè)備的工作狀態(tài)，從而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的智能控制.獲取的數(shù)據(jù)還可生成曲線和報(bào)表存儲(chǔ)，方便后期的數(shù)據(jù)查看。

  人工智能溫控器可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)PC電腦/手機(jī)/平板進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控和遠(yuǎn)程操作。

1.2 本項(xiàng)目選用了以下宇電AI儀表產(chǎn)品：

（1）宇電AI-516F7GL0L0-Y人工智能溫度控制器作為控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,控溫人機(jī)交互，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電腦、手機(jī)進(jìn)行監(jiān)控操作。

（2）宇電AI-3011D5采集開關(guān)量輸入，宇電AI-3013D5控制開關(guān)量輸出。

1.3 溫度控制

  在進(jìn)行烘干的過程中烘房內(nèi)保持在4045℃之間的恒溫狀態(tài)是比較適宜的。

  宇電AI-516F7GL0L0-Y集溫控器、無紙記錄儀、人機(jī)界面觸摸屏功能為一體的人工智能溫度控制器，控溫方面0.3級(jí)精度的經(jīng)濟(jì)型溫控器，采用先進(jìn)的AI人工智能PID調(diào)節(jié)算法，無超調(diào)，具備自整定（AT）功能。現(xiàn)場調(diào)試設(shè)置好輸入規(guī)格（Inp）參數(shù)，選擇控制方式(Ctrl)為APID控制，確認(rèn)輸入類型（Opt）參數(shù)為SSR，然后進(jìn)行自整定獲取合適PID參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)精確控溫，完全符合烘房加熱系統(tǒng)的控溫要求。

  為了使整個(gè)烘房中的溫度均勻，AI-516F7觸摸屏溫控器通過控制固態(tài)繼電器達(dá)到控制負(fù)載加熱，同時(shí)通過485通訊連接AI-3013開關(guān)量輸出模塊控制加熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，達(dá)到熱量循環(huán)均勻分布到整個(gè)烘房。

  AI-3011和AI-3013模塊和上位機(jī)通過AIBUS通訊，對(duì)于AI-3011開關(guān)量輸入模塊，讀取編號(hào)10H 參數(shù)數(shù)據(jù)低 10 位（D0-D9）表示對(duì)應(yīng)的開關(guān)量狀態(tài)（0-斷開，1-接通）；對(duì)于AI-3013開關(guān)量輸出模塊，上位機(jī)向參數(shù)編號(hào) 10H 寫入對(duì)應(yīng)低8位（D0-D7）寫0或?qū)?對(duì)應(yīng)繼電器斷開和接通。

1.4 濕度控制

  在烘房進(jìn)行烘干過程中，蒸發(fā)出的大量水份變?yōu)樗�蒸汽充斥在整個(gè)烘干房之中，濕度也會(huì)達(dá)到很高的水平，如不及時(shí)將濕氣去除，控制好濕度，勢必會(huì)影響其烘干速度和烘干品質(zhì)。

  濕度控制首先采用濕度傳感器采集烘房中的實(shí)時(shí)濕度，該濕度傳感器支持MODBUS-RTU協(xié)議通訊，通過通訊把實(shí)時(shí)濕度值傳給宇電的AI-516F7觸摸屏溫控器。然后AI-516F7觸摸屏通過判斷烘房濕度超過濕度設(shè)定值就控制宇電AI-3013D5開關(guān)量輸出模塊開啟濕度風(fēng)機(jī)，濕度風(fēng)機(jī)先把烘房內(nèi)的濕度空氣排出，然后將排出的高溫高濕度的空氣經(jīng)過除濕后的相對(duì)干燥熱空氣排入烘房，通過空氣循環(huán)達(dá)到只除濕不浪費(fèi)烘房內(nèi)固有的熱量，同時(shí)烘房的濕氣也能被分離排出；這樣，不僅烘房的濕氣能夠得以快速去除，而且濕度也能夠得到有效控制。

1.5 循環(huán)風(fēng)和紫外線殺菌控制

  通過宇電AI-516F7觸摸屏控制AI-3013D5開關(guān)量輸出模塊控制循環(huán)風(fēng)機(jī)和紫外線殺菌設(shè)備的開啟和關(guān)閉，可以手動(dòng)按鈕點(diǎn)擊控制，也可以自動(dòng)模式下定時(shí)控制運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)停止，實(shí)現(xiàn)無人操作智能化控制。

2 溫控器無紙記錄儀觸摸屏功能

2.1功能介紹

  宇電AI-516F7GL0L0-Y集溫控器、無紙記錄儀、人機(jī)界面觸摸屏功能為一體的人工智能溫度控制器。

  支持的通訊功能：接口形式：RS232、RS485、以太網(wǎng)口（10/100M 自適應(yīng)以太網(wǎng)口）；串口通訊波特率：1200bps-19200bps；本系統(tǒng)使用485口走AIBUS協(xié)議與宇電AI-3011開關(guān)量輸入、AI-3013開關(guān)量輸出模塊進(jìn)行通訊；使用232口走M(jìn)ODBUS-RTU協(xié)議與濕度傳感器進(jìn)行通訊；使用網(wǎng)口連接到互聯(lián)網(wǎng)中，電腦、手機(jī)可以訪問屏上相同界面，同時(shí)可以遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)軟件界面

  人機(jī)交互界面可以進(jìn)行手自動(dòng)模式切換，系統(tǒng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集記錄，系統(tǒng)異常故障點(diǎn)報(bào)警，控制IO點(diǎn)輸出狀態(tài)等，當(dāng)系統(tǒng)重要設(shè)備工作異常會(huì)報(bào)警提示并記錄在報(bào)警信息表格中，同時(shí)系統(tǒng)也會(huì)停止運(yùn)行。該型號(hào)人工智能溫控器還支持局域網(wǎng)和外網(wǎng)遠(yuǎn)端PC電腦、手機(jī)訪問人機(jī)界面進(jìn)行監(jiān)控、遠(yuǎn)程操作，方便隨時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀況。如下圖2。

圖2

  無紙記錄儀功能記錄數(shù)據(jù)報(bào)表，同時(shí)有實(shí)時(shí)趨勢和歷史趨勢圖查看。記錄的數(shù)據(jù)報(bào)表可以把數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Excel表格文件，也可以全部導(dǎo)出數(shù)據(jù)包，然后在電腦上用數(shù)據(jù)查看軟件查看溫濕度數(shù)據(jù)報(bào)表、曲線（可打印曲線）。

2.3 系統(tǒng)運(yùn)行邏輯

  烘房可實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)控制，手動(dòng)模式下可通過人機(jī)界面按鈕控制濕度風(fēng)機(jī)、加熱風(fēng)機(jī)、紫外線殺菌、循環(huán)風(fēng)機(jī)啟停，實(shí)現(xiàn)靈活控制。

  自動(dòng)模式下，濕度風(fēng)機(jī)、加熱風(fēng)機(jī)、紫外線殺菌、循環(huán)風(fēng)機(jī)按鈕無法通過手動(dòng)點(diǎn)擊控制，只是顯示狀態(tài)功能，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。設(shè)置好烘房的目標(biāo)溫度和濕度，同時(shí)可以設(shè)置烘房的定時(shí)控制，如下圖3。

圖3

  可以設(shè)置烘干時(shí)間，紫外線殺菌時(shí)間，循環(huán)分機(jī)運(yùn)行時(shí)間。

  自動(dòng)模式下啟動(dòng)后，點(diǎn)擊啟動(dòng)系統(tǒng)加熱分機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行溫濕度控制，烘干時(shí)間達(dá)到后自動(dòng)啟動(dòng)紫外線殺菌，同時(shí)啟動(dòng)循環(huán)分機(jī)，排出烘房內(nèi)空氣并吹入新空氣，兩者達(dá)到設(shè)定時(shí)間后自動(dòng)停止，烘干完成停止系統(tǒng)。

2.4 手機(jī)監(jiān)控畫面

  手機(jī)通過APP訪問屏上相同界面，可進(jìn)行和屏上相同的監(jiān)控和操作。如下圖4。

圖4

2.5 電腦監(jiān)控畫面

  通過專用瀏覽器進(jìn)行訪問屏上相同界面，可進(jìn)行和屏上相同的監(jiān)控和操作。如下圖5。

圖5

3 結(jié)束語

  目前，本系統(tǒng)在客戶現(xiàn)場運(yùn)行良好，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，幫助實(shí)現(xiàn)自動(dòng)高效烘干衣物紡織品，降低成本提高品質(zhì)。該系統(tǒng)還可以應(yīng)用于其它烘干房中，比如：農(nóng)產(chǎn)品烘干房、食品烘干房、高溫烘干房等。由于宇電人工智能溫度控制器可編程組態(tài)功能，再配合通訊加入其它設(shè)備，如PLC、變頻器等設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)多樣化控制，如監(jiān)控、人機(jī)交互等，憑借良好的性能，在諸多場景中得到廣泛的應(yīng)用，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

作者簡介:馮盛炳（出生年1992-），男，福建三明，漢族，本科，軟件工程師，主要從事工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)開發(fā)工作。