廈門宇電自動化科技有限公司  開發部  邵平 

關鍵詞：生產流水線【開機】【停機】效率監控、AI-2070C分體式無紙記錄儀

一、概述
    當前工廠生產流水線效率監控提到了管理日程上來了，要求生產企業對設備的【開機】【停機】開工率考核如：機械類、食品類、服裝類等，對生產流水線的溫度、壓力、流量工藝參數、報警數據記錄下來，及時解決問題。但其生產線相對較長，管理起來難度大，如果生產線上某一工位出現問題不及時解決，將會嚴重影響整條生產線的運作和生產線的生產效率。
    目前各生產線在計件管理上，大部分都是采用人工計數，人工抄寫溫度、壓力、流量數據，容易出錯，也容易造成數據的丟失，不利于數據的保存、統計、分析，并且浪費大量人力和物力。
    為了解決工廠目前存在的生產流水線效率監控這些問題采用，新一代真彩人機界面AI-2070C分體式無紙記錄儀建立一套完善的生產監測系統，采用本公司自主研發的各類測控模塊，傳輸模塊組成，完*現場生產線管理的問題，提高了生產線的生產效率，實現智能化、科學化的管理，整體提高了工廠的管理水平，達到提高生產效率、保證生產質量等重要作用。
    新一代真彩人機界面AI-2070C分體式無紙記錄儀，全中文觸摸操作，操作方便，易于學習。在流程圖中實時操作控制，功能上已超越了一般的無紙記錄儀，綜合了人機界面和無紙記錄儀功能于一體，全屏顯示各類數據。

二、效率監控系統組建
    流水線監控采用上位機（真彩人機界面）＋下位機（AI模塊儀表）的結構，總線連接，按地址排列，每臺AI儀表相互獨立運行顯示、互不干擾，通電就能顯示操作；連接RS485通訊線即買即用。
    效率監控如：生產線電機控制【啟動】、【停止】連接AI-3013D5開關量8路繼電器輸出模塊，地址設33號；生產線電機【開停】次數統計：連接AI-3011D5開關量8個輸入干接點。
    工藝測控如：生產線過程控制包括各類溫度、壓力、流量、頻率等信號，也包括人工智能PID調節、流量積算、電量測量等功能，可按需要配置，任意組合。輸入及輸出規格極為豐富，可任選單路或多路顯示報警儀、智能調節器、手操器、流量積算儀或開關量輸入輸出模塊。
    AI-2070C分體式無紙記錄儀和測控儀表可以單獨購買并可自由擴充，每臺記錄儀可選擇2、4、6、8、12、18、24、30、36通道類型軟件；自由編輯選擇AI通道硬件型號；可寫入設備位號如：【TIC-101】；計量單位【℃】等；參數設置密碼【111】。                                                 
    系統對測量信號進行全隔離采樣、記錄和通訊遠傳，并能夠完成多路繼電器、數字量輸入/輸出控制功能。滿足工業現場可靠的實時性控制和操作簡便的要求。適應機械設備工作效率監控器應用。

三、效率監控系統功能
    新一代真彩人機界面AI2070C分體式無紙記錄儀監控工廠生產流水線機械設備【開機】【停機】效率監控，統計設備的【啟動】累計時間、【開機】累計次數記錄；同時工廠生產流水線機械設備的溫度、壓力、人工智能PID調節；流量積算、電量測量等工藝參數，采用外插2G數據電子盤保存數據，數據保存按*先出的原則；保存數據達三年以上，提供按年、月、日、時方式查詢功能，形成報表數據（見圖）快速有效地對機器的生產效率作出數據統計。操作方式采用全中文化顯示，提供友好的人機界面，方便用戶使用和操作。
    使用宇電AI系列調節儀表作為測控輸入模塊實現多通道數字全屏顯示現場控制設備，可按需要配置，任意組合。           
主要有如下功能：
1、 實時的生產線當前工位的設備狀態統計數據【累計時間】、【開機次數】。生產流水線過程控制的溫度、壓力、流量及人工智能PID調節工藝參數顯示。
2、實時、歷史數據趨勢曲線分析在【實時曲線】【歷史曲線】按通道順序排列1、2、3、4固定組合在一起，直觀的顯示相關通道間的變化關系。點擊【數據框】返回【單條曲線】畫面，在【實時曲線】、【歷史曲線】畫面點擊【S】或【量程設置】可選擇啟用單條或4條曲線顯示趨勢變化；設置查詢起始時間及時間跨度；不同的曲線量程范圍啟用單條查詢。通過【上一頁】，【下一頁】的切換組合通道。    
3、實時的查詢數據在【報表】右下角 點擊【S】查詢，顯示當前起始時間，修改查詢的起始時間：年/月/日/時/分/秒；修改時間跨度：時/分/秒設置；設置數據查詢行間隔【6～43200秒】，用于快速抽樣查詢數據庫中的數據；點擊【確認】按鈕，系統即刻顯示數據報表；報警報表；建議時間跨度盡量短，提高數據查詢速度。
4、歷史數據集中式管理方式，外插CF卡來保存數據。可以根據客戶的實際需要，設置數據的采樣時間，存儲間隔以及是否保存記錄，是否立即保存數據到CF卡等功能，轉存數據通過讀卡器在PC上直接打開，數據備份至計算機上，強大的軟件處理功能，按年、按月、按日等時間段進行數據統計查詢；用【宇電無紙記錄儀圖形軟件】來閱讀數據曲線；來滿足不同的需求。

四、效率監控數據處理
    保存在電子閃存卡的數據，用讀卡器在PC上復制數據到PC機用圖形軟件打開數據；CF卡內：【AL】數據包是報警報表；【DL】數據包是數據報表；按年/月/日/小時來保存數據源文件。保存數據的數據是加密的必須采用的宇電PC圖形軟件來閱讀。
    加密數據包PC上閱讀圖形軟件方式：DataLogTool 1.0圖形軟件是專為無紙記錄儀開發的，一個可在計算機上運行的工具軟件，其作用是用來將無紙記錄儀的加密記錄在CF卡上的數據集中管理，便于用戶查詢數據報表，查看歷史曲線，并可以對其進行打印的功能。在計算機【開始】的程序里有【宇電無紙記錄儀圖形軟件】幫助文件。點擊【查看報表】按鈕，可以顯示打開的記錄數據與報警記錄的文件或是用戶從CF卡里查詢到的數據，以報表的形式顯示出來。
1、查看報表 ： 點擊【查看報表】按鈕，可以顯示打開的記錄數據與報警記錄的文件或是用戶從CF卡里查詢到的數據，以圖形、報表的形式呈顯出來。     
 流水線電機工作效率監控次數曲線圖：打開圖形軟件在曲線圖上移動鼠標，欄目上顯示開機次數。 
流水線溫度、壓力、流量工藝數據報表曲線圖：                            
2、查看曲線：點擊【查看曲線】按鈕，可以顯示在報表中已查詢到的并以報表方式顯示出來的數據，以曲線的形式顯示出來。上圖顯示的曲線可分為幾個部分的內容：
①曲線圖zui上面中間部分，顯示的是查詢的記錄名稱；
②緊接著是【當前時間】一欄，表示當前游標線所在的位置的某一時間點；
③ 對于游標線的操作，用戶可以用鼠標的左鍵在曲線圖上單擊，也可以使用鍵盤的左右“<-”“-〉”鍵進行操作；
④ 緊接著“當前時間”一欄下面的是顯示用戶所要曲線的名稱，顏色，線型等屬性。在曲線名稱的括弧”（  ）”里面值表示，當前游標線所在的位置的各條曲線的采樣值；
⑤還有一部分就是X軸顯示為時間軸，Y軸顯示為數值的上下限；
⑥用鼠標左鍵雙擊曲線圖，也可以彈出曲線設置屬性的框；
3、曲線設置：點擊【曲線設置】按鈕，可以根據用戶的需要自行的定義曲線顯示的屬性；
①選擇所要繪制的曲線數目,可以自由的選擇具體要哪幾條數據；
②設置每條曲線的顏色和線型，先用鼠標左鍵單擊選擇左邊【選擇顯示的曲線】列表中所顯示的曲線，而后在【曲線屬性】中選擇顏色或線型；
③設置圖像顯示屬性：用戶可以自行的選擇曲線圖像的背景色以及是否顯示XY軸網格線（默認是顯示）；
4、文本編輯功能：可以根據需要更改曲線和報表顯示的通道名稱，標題名稱以及增加備注等等。此外，您的這些名稱的設置以及曲線顯示的屬性設置，還可以以配置文件的方式【保存】，進行【導入】和【導出】的操作，使得下一次使用時不必再重新設定這些屬性。

五、案例說明：生產線電機、干燥、噴霧設備效率監控
    流水線監測系統主要是實現對生產流水線各工位的監測功能如：
1、流水線電機控制【啟動】、【停止】連接AI-3013D5開關量8路繼電器輸出模塊，地址設33號，電機【開停】次數統計：連接AI-3011D5開關量8個輸入干接點，
    溫度自控，選用儀表AI-808X3L1L1S4；更換各類控制輸出模塊可以控制：交流接觸器、固態繼電器、可控硅、變頻器、電磁閥、調節閥、開關量輸出接點等等   

2、離心機【啟動】、【停止】連接AI-3013D5開關量8路繼電器輸出模塊，地址設33號，
    離心機【開停】次數統計：連接AI-3011D5開關量8個輸入干接點，
    離心霧化器的轉速調節：根據多品種物料粘度的不同，采樣變頻無級調速功能。選用AI-808FX3L1L1S4   

3、噴霧造粒機電錘【開啟】【停止】連接AI-3013D5開關量8路繼電器輸出模塊，地址設33號，
    電錘機【開停】次數統計：連接AI-3011D5開關量8個輸入干接點，
    噴霧干燥造粒機過濾器設立各壓力、壓差檢測報警點選用儀表AI-706MJ4J4J4L1S
4、電機電壓、電流、功率測量：電流、功率測量的監控，儀表型號：AI-601ANX3L5L5S4型交流電流/電壓/功率通用型測量顯示報警儀表；標準型，輸入電壓0~500VAC，電流0~具備采用互感器隔離的一路交流電壓及一路交流電流信號輸入，測量精度高達0.2級，主板與強電隔離，支持通訊、變送及報警等功能。支持多達四路報警功能，包括二路上限及二路下限報警，可以獨立輸出也可共用一路繼電器輸出。
7、選型總結采用AI分體式無紙記錄儀對機械設備工作效率監控，隨時記錄監控設備的工藝參數，設備工作效率，提供了詳細的數據報表。

六、設備的安裝與調試：
    AI-2070C分體式無紙記錄儀是采用上位機（新一代真彩人機界面）與下位機（AI模塊儀表）總線連接，按地址排列，每臺AI儀表相互獨立運行顯示、互不干擾，通電就能顯示操作；設定每臺儀表的地址號就能正常顯示工作。控制儀表按1、2、3、按序排列；在無紙記錄儀上直觀的全屏顯示工業現場實時數據；
    生產流水線效率監控                             
    在流程圖上操作員可十分直觀的遠程控制電機【啟動】、【停止】，連接AI-3013D5開關量8路繼電器輸出模塊，地址設33號，圖中開關按鈕可控制4臺電機啟停；連接AI-3011D5開關量8個輸入干接點，地址37號，顯示設備運行狀態，統計【啟動】、【停止】次數【圖2】；
    用生動形象的圖形畫面來描述現場生產工藝流程，是整個工業現場的縮影。它不僅僅是一個畫面，直觀的展示了工業現場實時數據，從而使得操作員具有十分直觀的遠程控制。
    流水線溫度、壓力、流量調節
    溫度、壓力、流量、人工智能PID調節【圖5】采用AI顯示控制儀表性能：*性地采用了平臺概念，將非常專業化的數字調節儀表轉為平臺化設計的產品，能實現比以往封閉式設計產品更快的進步及更高的性能/價格比。它包含高通用性的硬件主板（包含I/O接口及模塊插座、顯示接口插座、A/D轉換單元及電源單元），通過安裝不同的軟件及CPU、輸入/輸出模塊及顯示界面，即能適應多種不同功能的過程儀表控制要求，比如溫控器、調節器、復雜回路調節器及雙回路調節器、多路巡檢儀及流量積算儀表等等。功能齊全性能穩定，改變儀表內部參數就可實現多種輸入輸出功能。                             
    儀表的調試AI－808人工智能調節算法是采用模糊規則進行PID調節的一種新型算法，在誤差大時，運用模糊算法調節，以消除PID飽和積分現象，當誤差趨小時，采用改進后的PID算法進行調節，并能在調節中自動學習和記憶被控對象的部分特征以使效果*化。具有無超調、高精度、參數確定簡單、對復雜對象也能獲得較好的控制效果等特點。
    在使用過程中AI調節器 結合PID調節、自學習及模糊控制技術，實現了自整定/自適應功能，及、無欠調的調節，性能遠優于傳統PID調節器。控制設備裝配
    儀表自整定方法：
    在使用過程中首先要自整定：自整定是讓溫控器執行ON/OFF（位式）控制，經2－3次振蕩周期后儀表內部微處理器根據位式控制產生的震蕩，分析其周期、幅度及波形來自動計算出M5、P、T
等控制參數。
    系統在不同給定值下整定得出的參數值不*相同，執行自整定功能前，應先將給定值設置在zui常用值或是中間值上，如果是程序型儀表請把*段C01=修改設置在系統使用的zui大值上，再執行啟動自整定的操作功能。參數CtI（控制周期）及dF（回差）的設置，對自整定過程也有影響，一般來說，這2個參數的設定值越小，理論上自整定參數準確度越高。但dF值如果過小，則儀表可能因輸入波動而在給定值附近引起位式調節的誤動作，這樣反而可能整定出*錯誤的參數。推薦CtI=0-2，dF=2.0。此外，基于需要學習的原因，自整定結束后初次使用，控制效果可能不是*，需要使用一段時間（一般與自整定需要的時間相同）后方可獲得*效果。如果系統是保溫性能好的電爐，給定值應設置在系統使用的zui大值上，再執行啟動自整定的操作功能。參數CtI（控制周期）及dF（回差）的設置，對自整定過程也有影響，一般來說，這2個參數的設定值越小，理論上自整定參數準確度越高。但dF值如果過小，則儀表可能因輸入波動而在給定值附近引起位式調節的誤動作，這樣反而可能整定出*錯誤的參數。推薦CtI=0-2，dF=2.0。此外，基于需要學習的原因，自整定結束后初次使用，控制效果可能不是*，需要使用一段時間（一般與自整定需要的時間相同）后方可獲得*效果，自整定結束系統就可投入運行。

七、結束語：
    生產流水線效率監控AI-2070C分體式無紙記錄儀主要是實現對生產流水線各工位的監測功能，完成對生產線各工位【啟】【停】效率的狀態及生產流水線的過程控制中的各類溫度、壓力、流量、工藝參數信息實時監測記錄，所有數據保存在采用外插CF卡2G電子盤保存數據，以備查詢當前生產線上的工位狀態，工藝參數一目了然，將信息提供給管理人員，管理人員能隨時隨地及時了解當前狀態，做出相應的管理措施,從而實現對整個生產線的科學管理，達到提高生產效率、保證生產質量等作用。
    新一代真彩人機界面AI分體式無紙記錄儀廣泛應用在化工、冶金、石油、制藥、食品、電爐、恒溫恒濕箱、機械設備配套、試驗室移動控制屏、或運用于對包裝、注塑機、紡織機械等機械設備的生產效率監控。此套系統還可用于小型DCS控制系統等諸多行業中作為操作顯示器。