關鍵詞：反應釜批量控制、AI-708H流量計、AI計算機監控系統
一、概述：批量控制系統的組成
由于服務對象的差異，如計量準確度的要求，流量批量控制系統就有多種結構，但系統結構是有共性的。例如，系統都有流量測量儀表（傳感器、變送器）和執行器，以計算機專用為批量控制設計的智能儀表完成批量控制的系統。
AI－708H流量計批量控制組成較簡單，只需對控制器進行組態，系統即可投入使用。本系統設計一表兩用和增設現場總量指示，都是從實際需要出發，是很有實用價值的。智能流量批量控制器組成的控制系統AI708H具有很強的計算能力和很快的運算速度，在完成流量信號轉換等任務之外，加入邏輯運算功能，達到控制量開關量輸出通道關閉電磁閥，從而能實現簡單的邏輯控制，與執行器及輔助設備一起組成簡單的流量批量控制系統。每路開關量輸出的用途都可在組態時指定，從而可組成流量批量控制系統。
AI－708H流量計具有很高的測量準確度，而且直接顯示批量流量，因此，與邏輯控制部分結合完成流量批量控制，得到較高的控制精確度。智能流量批量控制器組成的系統中，由于控制器是為流量批量控制專門設計，所以功能較全，通過切換開關選擇自動、手動批量控制。
AI－708H安裝在現場是為了提高操作方便而設置的，即流量變送器的模擬輸出信號送到反應釜的數字積算儀。積算儀在進行發料的同時，同步積算并顯示總量控制準確。
在控制器中的信息通過通信口送上位機推薦，實現自動反應釜批量控制管理，自動生成報表等。 圖1
二、 批量控制系統功能介紹
A、批量控制儀表功能
AI-708H流量積算儀表既可以作流量積算儀用（設置參數Act=0時），也可以作為批量控制器用（參數Act=1-255時）。做為批量控制器使用時，有一個4位累積器專供批量控制用，當累積量達到控制值（SV+FSb）時，它會使安裝在OUTP位置的繼電器（OP1燈亮）動作，并在繼電器釋放時自動清零，繼電器保持時間長短可以設置，或設置成無限長（需要外部操作解除）。批量控制時，儀表CLn、FLJH和FLJL等3個參數組成一個不能清零的12位累積器，可統計總累積量。
B、修改批量控制給定值：儀表工作于批量控制模式，且處于上顯示PV測量值、下顯示SV批量控制給定值，按控制功能鍵可直接修改批量控制給定值SV。
C、批量控制動作解除：當批量控制繼電器時間Act設置為255時，表示繼電器動作時間為無限長，則當批量控制繼電器動作后，將不會自動解除，這時按【半園弧】功能鍵或利用外部開關量輸入信號（在AUX位置安裝I2模塊，連接8、10端，或在COMM位置安裝I2模塊，且將Baud參數設置為0，開關接3、4端）可解除批量控制動作，釋放OUTP位置上的繼電器，以啟動下次控制。
D、批量控制動作時間：Act=0時，儀表無批量控制功能，儀表單純用于流量積算。
Act=1-254時，則當批量控制累積流量達到SV+FSb（給定值+偏移）時，OP1繼電器動作吸合，Act決定繼電器吸合時間，單位是0.48秒。經過Act定義的時間后，繼電器釋放，批量控制累積器同時被清零，儀表重新由0開始進行累積。可使得繼電器動作期間的累積量與FSb相抵消，使控制的實際累積量與SV設定值相等。
設置Act=255時，則繼電器吸合時間為無限長，需要人為按【半園弧】功能鍵或利用外部開關量輸入信號才能予以解除。設定范圍：0~255 (X0.48秒)
E、批量控制偏移：儀表做批量控制時，繼電器實際動作點為SV+FSb，FSb通常設置為負值，作為繼電器動作的提前量。例如：假定某批量控制系統，繼電器動作后仍有5個單位的物質流出，為時實際控制值盡量等于SV值，可設置FSb=-5，如果SV=1000，則當4位批量控制累積流量到達995時，OP1繼電器即動作，從而使實際控制流量正好為1000。設定范圍：-1999~+9999
F、批量控制累積速率：儀表僅作為流量累積儀使用時，其累積速率是固定的，即按時間單位為小時進行累積。用于批量控制時，儀表的累積速率時間可用SPE參數進行調整，其公式如下：
累積速率時間=SPE×0.48（秒）
常用的設置有：
SPE=7500，相當于累積速率時間為1小時。
SPE=750，相當于累積速率時間為0.1小時。
SPE=125，相當于累積速率時間為1分鐘。
根據批量控制的動作周期選擇SPE，以獲得適當的控制精度。
例如：假定瞬時流量保持為100.0的數值不變，如果設置累積速率時間為1小時（SPE=7500），則1小時后累積流量的增加值為100.0。而如果累積速率時間設置為1分鐘（SPE=125），則1分鐘后累積流量增加值就達到100.0。SPE越小，則流量累積越快。參數范圍：25~7500 (X0.48秒)
G、量程范圍設置：頻率信號量程：表示頻率輸入信號的量程。該參數用于計算頻率輸入時流量值的量程，即當儀表輸入頻率為Frd時，儀表的補償前瞬時流量被計算為FdIH。設置時可取比實際使用的最高頻率稍大一點的數值即可。參數范圍：5~3200 Hz
H、流量測量量程定義：FdIH表示為輸入電壓/電流為最大值時或輸入頻率等于其量程值Frd時（有溫壓補償時，則壓力和溫度分別等于設計工作壓力Po及設計工作溫度Co），對應的瞬時流量值，即流量傳感器的量程。參數范圍：10~9999流量單位
詳細的儀表批量控制看AI-708H/808H說明書
I、批量控制儀表選型：
AI-708HAI2L4S主機為廈門宇電AI-708H智能流量積算儀,外型為96×96。插入模塊后，輸入為頻率/開關量型號輸入的光電隔離數字輸入接口，包含12VDC電壓輸出；輸出為繼電器大容量觸點常開式（阻容吸收）輸出（265VAC/2A）；帶光電隔離RS485通訊接口。
J、參數設置：
ACT＝255（繼電器吸合時間為無限長，需人工解除）
FSB＝？ （根據實際情況修正給定值的偏移）
SPE＝750（累積速率為0.1小時）
SN＝0 （輸入模式為脈沖頻率）
FRD＝20 （頻率信號量程的上限）
FDIP＝0 （流量小數點）
FDIH＝150 （流量量程定義）
CF＝0 （儀表功能選擇）
BC＝0 （無溫壓補償）
K、功能：
在實際應用時，重新標定流量傳感器得出流量量程后要重新設定儀表的FDIH，儀表就可以準確的根據頻率來積算物料的流量，按用戶所設定的值適時關閉電磁閥，達到準確的批量控制下料。
三、現場控制設備硬件要求：
要求每個流量批量控制系統都必須具備的，
① 控制器的流量信號處理功能和顯示功能，能對所輸入當前流量模擬信號進行處理。
② 能對所輸入當前流量頻率（脈沖）信號進行處理。
③ 能將流量信號處理得到的當前瞬時流量值進行顯示。
④ 能對本次發料的當前總量進行計算并顯示。
⑤ 能對本批發料的已完成的次數進行計數并顯示。
⑥ 能對本批發料的已完成的總量進行計算并顯示。
⑦ 通過控制器面板上的操作鍵或數字撥盤或通信方法設定數據。
⑧ 本批操作重復次數。
⑨ 本批操作中每次發料量（每次發料量具有相同值）。
⑩ 能通過控制器面板上的操作鍵和/或外接按鈕或經通信方法實現下列操作。
⑪ 批量發料啟動。完成此項操作后，發料閥應打開，瞬時流量應從零開始升高到正常
⑫ 系統設計要求開啟閥門的動作與啟動輸送泵的操作關聯。
⑬ 緊急停止，遇有經濟情況，經人工干預（如按“緊急停止”按鈕），立即暫停本次操作。
⑭ 復位操作就是按一下“復位”按鈕或“復位”鍵或其他特殊定義的功能鍵。進行復位操作后，上一批操作的總量顯示值應清零。使控制閥返回到“關”的位置，做好重新啟動的各項準備。
四、中央控制室對計算機軟件要求：
①系統設計考慮得較全面、安全可靠性好。做到管控一體化，有利于提高管理水平。
②適合每次發料需較長時間的對象。
③手動/自動功能。為確保系統可靠性，系統在具備自動控制功能的同時，還具備手動功能。在需要時，操作工可手工實現對現場閥門的啟閉。
④模擬流程圖功能。操作室離裝車臺位較遠，為使操作工準確、直觀地了解現場地情況，在操作室內的操作臺上設置模擬流程圖。通過閥門上的回信開關將現場閥門的狀態及流量值在流程圖上顯示。
⑤參數設定功能。通過計算機可設定控制量，并具有良好的容錯功能。
⑥記錄輸出功能。系統自動記錄每次作業的閥位狀態、裝料量等各種數據，并可根據需要打印出報表。
⑦顯示畫面。可顯示每個反應釜的參數、操作狀態、流量數值、閥門狀態、報警內容等。
⑧密碼設定功能。各個操作工都有自己的密碼，鍵入密碼后，計算機自動登錄，從而有效防止未被授權的人員擅自操作，引發事故，并未追查事故原因及責任人提供了依據
⑨如果下一批操作的發料次數和每次發料總量與上一批不同，則在下批操作啟動前應對“本批發料次數”和“每次發料總量”重新設定
⑩復位操作完成后應以規定的燈閃爍代表【準備就緒】，提示操作人員可以進行下一批量操作。結束報警。本批發料結束，進行聲光報警，但聲音報警信號只應持續數秒鐘，待按下“復位”按鈕后，燈光報警信號也應消除。無流量報警。按一下“啟動”按鈕后，瞬時流量仍為零或小于規定的流量（此規定值在組態時預先設定）進行燈光（閃爍）報警。.斷料報警。本批發料未結束，瞬時流量長時間低于規定值或短時間低于規定值，定義為斷料。緊急停止報警。“容量已滿”時，進行聲光報警，按一下“緊急停止”按鈕后進行閃光報警。報警輸出的消除。按一下“復位”，報警信號消除，若因按“緊急停止”按鈕而報警，則按“啟動”按鈕后，閃光報警信號消除，繼續原批量操作。
五、批量自動控制系統監控軟件制作
A系統簡介
該系統是由宇電工控組態軟件AIFCS經過二次開發而成的軟件產品，用戶無需系統組態即可直接使用。該軟件與宇光儀表配套使用共同構成儀表總線系統，本工程與該軟件配套的儀表型號是AI－708H。組態軟件采用下位機、上位機二層結構體系，所有的控制信息與數據信息都在其上位機上統一管理、分配。在上位機上，可對工業現場連接的所有儀表進行全方位的監控、數據采集和各項事務的處理。
該軟件的內部結構可分為以下三個部分：數據采集、數據處理、權限管理。
l 數據采集：系統從下位儀表采集測量值、設備狀態值等實時數據。
l 數據處理：系統根據用戶要求從歷史數據庫中提取數據并完成指定的處理功能。
l 權限管理：用戶自行定義系統使用的權限以及操作密碼，適于各管理層擁有不同的操作權限。
B、軟件安裝：
在我公司提供的光盤中查找“mcgs\setup.exe”雙擊安裝在D盤中。然后進入“D:\AIFCS\Samples”把“青島新宇田DMF控制系統.MCG”去掉只讀屬性，再把軟件運行的快捷方式“青島新宇田DMF控制系統”復制到桌面即可。
C、軟件使用
軟件采用了進入不登錄退出登錄的方式，運行前先進入封面顯示。 圖2
封面
初始無密碼，如需要更改可先用“負責人”登錄點擊“權限管理”進行修改，可任意增加刪除用戶，并設定他的密碼。在封面顯示3秒后顯示系統畫面。 圖3
軟件采用了權限控制，在沒有登錄的情況下，無法對系統進行控制操作。因此，啟動軟件后先進行用戶登，點擊“用戶登錄”出現用戶登錄對話框，可選擇后登錄。畫面上顯示當前登錄的用戶名。 圖4
流程圖
⑴畫面上實時顯示批量控制的“瞬時流量”“批量累積”“批量給定”“偏移修改值”；
⑵“批量控制復位”可通過權限設置的授權在一次打料完成后進行清零；
⑶“批量給定”在畫面上設定并啟動打料；
⑷提供偏移量參數“FSB”的修改，其他參數為了避免誤操作統一在儀表上手動修改，畫面上不提供修改；
⑸畫面上有當前的時間；
⑹釜號（釜號需要事先在釜的圖片上點擊輸入）、牌號、時間（自動）、重量、溫度、密度、給定值(與實際的打料無關，只是一個記錄數據)、操作員（會附加已登錄的用戶名）、備注，這些參數有些是用戶手動填寫的，有些是系統自動生成的，完成輸入框所有內容的填寫后，需要操作員手動點擊確認按鈕把數據儲存到數據庫。
注：在輸入新的信息前請先點擊“批量控制復位”清空原信息。 圖5
數據報表
用歷史表格的形式顯示用戶輸入框的所有內容，默認的表現形式是一張以時間序號排列的表。同時提供按日期和釜號的查詢功能 圖六
⑴點擊“設置”可按時間查詢
⑵在輸入“釜號”后點擊查詢，可按釜號查詢
⑶支持窗口打印功能
D、權限設置
權限劃分：該軟件劃分管理員組權限等級。
管理員組：該組成員可以擁有退出系統和用戶管理等權限功能。
系統登錄方式：登錄方式分為退出登錄。
系統運行期間登錄：假設用戶在進入系統時沒有進行登錄，而系統功能操作有權限限制，用戶就必須以相應的用戶名和密碼進行系統登錄，而后對該項功能進行操作。操作完畢后，用戶假如需要再次封鎖此項功能，則可執行菜單中的“注銷用戶”。
退出時登錄：在系統退出時進行登錄可防止無關人員由于誤操作終止正在運行中的系統。 圖七
六、流量批量控制注意事項
最簡單的流量批量控制系統常以電磁切斷閥或氣動電動斷閥為終端執行元件，以流量定量控制儀或計算機完成流量演算、累積、顯示和邏輯控制。流量傳感器或變送器的型號有很大的選擇空間，目前大多數用戶仍使用渦輪流量計，主要原因如下。
①渦輪流量計有較高的測量精確度，非常高的重復性，而且流量只在很小范圍內變化，0.2級傳感器經非線性校正后，準確度還可進一步提高，能滿足絕大多數使用需要。
②價格便宜。
③安裝、使用和維修都簡單、方便。
④渦輪流量計的最大不足是軸承容易磨損。這一點對于流量定量控制來說問題并不嚴重，因為這種控制是間歇操作，多數定量控制系統一天只運行數小時，
圖1所示為渦輪流量計為流量測量單元，以軟密封電磁閥為終端控制元件，同智能批量控制儀一起組成的典型流量定量控制系統。就其結構而言也是由專用流量批量控制器組成的系統。
流量批量控制簡單的動作過程如下：操作人員向控制器輸入本次發料量設定值（或保持上一次設定值）后按一下“復位”鍵，然后“準備就緒”指示燈閃爍，就可按啟動按鈕，繼電器閉合，電磁閥勵磁打開，以預期的瞬時流量開始發料。控制器指示瞬時流量并累積發料量（或一邊累積一邊做的運算）并顯示此累積值，當PV=SV時，控制器發出關閥信號，將繼電器接點斷開，完成本次發料。待按一下復位【半園弧】功能鍵，即準備下一次發料。
批量控制特點是接受料液的容器容積小，發一次料所需的時間也短，稍有不慎就會發生料液外溢的事件。而忘記開泵、工藝閥門切換不當的情況又難以杜絕，組態就可以有兩種選擇，即“啟動操作繼續有效”和“發料操作暫停”。交替灌裝時一般選“發料操作暫停”，若想繼續發料操作，則可按“復位”鍵。操作人員首先要處理為什么沒有流量問題，往往無暇顧及臺位上的操作。
為了應急，定量控制器上還應有“緊急停止”按鈕。
七、提高流量批量控制計量精確度問題
在流量批量控制系統中，計量精確度是重要的控制目標。這里所說的計量精確度就是每批實際發料總量同預期總量的一致程度。影響計量精確度的因素除了執行器動作滯后外，主要的還有流量測量誤差，包括流量測量儀表的非線性誤差，流體溫度變化、組分變化等所引起的誤差。下面詳細介紹其原理和解決方法。
5.3.1執行器動作滯后引起的誤差及其補償
從上面的動作過程可知，執行器動作滯后必然引起控制計量誤差，誤差值約為滯后時間與瞬時流量的乘積，其中滯后時間為發出關閥指令到切斷閥關死之間全部時間，即包括繼電器的動作滯后和切斷閥的動作滯后，其性質屬純滯后。具體滯后時間主要取決于閥門的型號及口徑，小口徑電磁閥的滯后時間約為數十毫秒，口徑越大，滯后時間越長。
動作滯后引起的誤差可從控制器的累積值顯示中準確地讀出。糾正這一誤差最簡單的方法是在控制器“提前量”窗口設置一個提前量，即在時，就發出指令，關閉切斷閥。
定量控制系統“啟動”后，正常發料，讀出瞬時流量，當本次發料結束后，總是會發現實發量比設定值多一些，要設置提前量－＋值。如說明書上表述【批量控制偏移：儀表做批量控制時，繼電器實際動作點為SV+FSb，FSb通常設置為負值，作為繼電器動作的提前量。例如：假定某批量控制系統，繼電器動作后仍有5個單位的物質流出，為時實際控制值盡量等于SV值，可設置FSb=-5，如果SV=1000，則當4位批量控制累積流量到達995時，OP1繼電器即動作，從而使實際控制流量正好為1000。設定范圍：-1999~+9999】
不同流量時流量傳感器流量系數不同 表前壓力變化引起流量變化對定量控制精確度的影響的另一個原因是流量傳感器的非線性，即流量系數的變化。
在經流量定量控制系數發出的料液屬計量實物時，往往會出現差異，這主要是流量傳感器非線性所引起的。
例如0.2級渦輪流量傳感器的各點流量系數允許偏離平均流量系數±0.2％，而0.5級傳感器則允許偏離±0.5％。第3章中的表3.11所示為一臺DN40渦輪流量傳感器試驗報告中的各個試驗點流量系數，以及與平均流量系數相比較的相對誤差。
對流量傳感器的非線性進行恰到好處的校正，最簡單的方法是將該傳感器的標定數據制作成校正折線，然后寫到智能流量定量控制器中。儀表運行后，用查表和線性內插相結合的方法得到流量系數校正系數，進而精確地計算瞬時流量，
流量傳感器的非線性經校正后，從簡單的邏輯關系分析，似乎傳感器的誤差就不存在了，其實不然，因為流量傳感器除了非線性誤差之外，還有重復性誤差、時間漂移等，但是經過上述校正后，精確度等級可以提高一檔是肯定的。
流量批量控制系統涉及到的每次發料數量差異很大，而另一些卻是裝桶、裝瓶。有的料液如果外溢并無嚴重后果，而另一些卻會造成嚴重經濟損失或帶來安全問題、環境問題，因此，所完成的任務不同，流量批量控制系統的功能要求也有很大差異，所以要加強現場操作管理
八、結語
AI批量控制儀表和現場總線式的AIFCS計算機監控系統，無論從軟件還是硬件設計上均較為合理，運行可靠，操作方便，具有很強的抗干擾性，大大提高了進料控制的生產效率，使其工業自動化水平又躍上一個新的臺階。
