宇电仪表结合触模式无纸记录仪在燃气式食品隧道炉上的应用———

　关键词：食品隧道炉；人机界面；调节器；变频器；
     一、摘要：
  概述：利用宇电仪表（主要型号AI-808，AI-708J，AI-3013D5和AI-3011D5） 、触摸式无纸记录仪（人机界面）和变频器系统控制燃气式食品隧道炉烤制不同食品的工作原理。
  目前电热式食品隧道炉在食品加工行业应用广泛，用燃气取代电力，以燃气为能源对于用电紧张的地区有很大的意义，可以缓解该地区的电力紧张。现对一燃气式食品隧道炉利用宇电仪表进行系统整合开发应用的介绍。

  二、设备参数及设备配置
　　该燃气式食品隧道炉长13米，共分为3个区即进炉口区、中间区、出炉口区。每个区又分为上火区和下火区，上火区和下火区各配备一个三线式PT100温度感应传感器来检测该区温度，共六个温度感应传感器，分别将温度信号输入到AI-808仪表，仪表通过驱动阀门的动作，从而将六个区炉火温度控制在一定的范围内。
  该食品隧道炉要求能够根据烤制食品的不同种类来设定烘烤时间。燃气式隧道炉及电控箱外观图  图1
   
           
  　　根据设备的特点及客户提出的要求，该设备电器配置为：一台型号为AI-2057触模式无纸记录仪（人机界面）；六台AI-808型人工智能工业调节器；一台AI-708J手动操作器；一台AI-3011D5开关量输入模块，一台AI-3013D5开关量输出模块，一台VFD037M43A变频器，通过对AI-808型人工智能工业调节器、AI-708J型手操器和人机界面接口程序的合理编制来完成系统整合，实现设备的电器控制。
     三、解决方案
  2．1烘烤时间控制
　　利用变频器改变隧道炉链电机的转速从而达到控制食品从进炉口到出炉口的时间也就是食品的烘烤时间。
　　参数设定画面如图2所示。不同型号的隧道炉首先要通过长度给定，速比给定，链轮节园给定，通过人机界面和手动操作器来设定变频器的频率，从而控制烘烤时间，适用于所有类型的隧道炉。该参数还可以监视变频器的设定频率和运行频率值以及设定排风时间。       参数设定画面       图2
     
         
  　　烘烤时间与输送控制画面如图3所示。在人机界面接口上制作的交替型按钮通过AI-3011D5和AI-3013D5来完成变频器的正反转运行启动, 正反转运行启动上面覆盖走马灯，当正转运行启动时文字正转运行循环以走马灯的形式来显示，反转亦然。
  　　变频器的频率是人机界面通过RS485和手动操作器来完成频率设定的，通过数值输入组件给出烘烤时间后就可以通过事先编好的运算出实际运行中应该设定的频率值，将此值赋给手动操作器的设定，完成运行频率的写入。                          烘烤时间与输送控制页面     图3
      
     
  温度设定与显示画面如图4所示。温度的设定在AI-2057人机界面上通过RS485和控制仪表AI-808来完成的，AI-808仪表具备自动控制功能，可以控制阀门的开度，从而准确控制温度，AI-808仪表可以直接控制制燃气阀门的开闭，通过三线制PT100测量温度，实现温度闭环调节，达到各烘烤区间工艺温度控制。                                              温度设定与显示      图4
   
           
     四、设备的操作说明：
　　燃气式食品隧道炉的操作说明如图5所示操作说明                  操作说明   图5
      
        
  1、调节器使用问题
  在本系统中，使用厦门宇电公司生产的AI-808型人工智能工业调节器来控制各个区的温度。为了达到更好的恒温效果，燃气的流量控制建议使用调节阀，这样使用，除了节省能源以外还可以保证温度的精度，解决由于系统的滞后而引起温度过冲，频繁点火等温度，但是这样的成本价格就很高。而为了节约成本，大多厂家都使用电磁阀；由于电磁阀的自身特性决定，系统必须采用位式控制才可以保证系统的正常运行和电磁阀的寿命。这样就在节能方面和温度精度方面比较差。
  由于系统中AI-808和人机界面采用的是RS485通讯，所以调节器的操作，参数设置等都可以在人机界面完成。
  为了使通讯协议统一，系统是利用AI-708J（手操器）和人机界面通讯来完成变频器频率设置的，这样设置简单明了，而且当系统出现故障的时候可以人为在仪表面板设定频率。
  AI-36011D5/3013D5是作为状态采集和输出使用的，相当于PLC的开关量模块。
  系统连接图如下：                                      人机界面和控制仪表连接图示    图6
      
         
  2、触摸式无纸记录仪操作（人机界面）
  触摸式无纸记录仪是采用传统的【HMI人机界面】实现了创新应用，在人机内部插入电子闪存卡【俗称CF卡或电子硬盘】容量之大1～4G或容量更大。人机界面HMI在发展过程中不断增强其软件及数据储存功能，得到了创新应用【RS485总线型触摸式数字无纸记录仪监控系统】。并组建燃气式食品隧道炉监控系统，将AI系列控制仪表与【HMI人机界面】有机结合在一起，灵活应用适应现场的需求。
  触摸式无纸记录仪流程图操作界面。                                   流程图操作界面   图7
      
  AI显示控制仪表上设置基本参数：①仪表地址【Addr 1～32】；②信号输入规格【SN】；③注意！所有的测量规格一定要在仪表上设置量程范围【下限dIL】 【上限dIH】如：热电偶、热电阻及模拟量1~5V/0~5V等测量规格，使触摸屏上的曲线显示在曲线图表中央（触摸屏自动读入在仪表上设置的上下限量程范围）。要求各通道AI仪表参数在AI仪表上设置好，触摸屏记录仪自动读入；E5/D5模块一定要配备用E8外接手持显示器来设置控制仪表参数及通讯地址号【Addr 1～32】。
  触摸式无纸记录仪基本参数设置：在触摸屏上输入屏保密码【111】，操作使用15分钟后重新输入密码【111】；触摸【开始】、【出现菜单栏】选【仪表设置】按地址号、选仪表主机型号如：【AI808】、写入通道名称：如【TIC-101】、选计量单位：如【℃】等；最后按【确认】进入数据画面开始记录数据；切换【开始】按钮，选择【仪表设置】，选择其他相应的仪表类型“调节器、单显表”后，按【确认】；而后再次点【开始】按钮，选择【仪表设置】，后通过【前页】，【后页】的切换到流量设置画面。
  触摸屏操作：供电24VDC直流电源，显示【宇电标记】；触摸【开始】出现菜单栏；选【记录设置】设置数据报表存储要求；选【数据】全屏显示各通道；选【实时曲线】显示单台曲线。在屏上清楚的看自整定曲线运行。点【PV】实现参数设置、点【A】程序控制、手/自动切换，升降程序配方设置、查看程序曲线、点【MV】手动输出量的设定；选【棒图】、【实时多条PV】、【历史曲线】、选【流程图】触摸按钮控制电机启停（连接AI-3013D5型8点继电器模块）；查询数据选【报表】【报警】；点击：【数据画面】【棒图画面】【流程图仪表数据】【实时多曲线画面】【历史多曲线画面】的数据框快捷返回单台仪表的【实时曲线画面】通道。可前页与后页翻页。相同页面按【前页】【后页】【自动/手动】循环自动翻页；
  3、数据记录、数据处理
      保存在CF卡中的数据报表存储设置功能：
  在数据记录仪中，即可以根据客户的实际需要，设置数据的采样时间，存储间隔以及是否保存记录，是否立即保存数据到CF卡等功能，来满足不同的需求。具体设置；
  ①采样时间默认为6秒，用户可以设定的范围是：6秒~3600秒；
  ② 内存转CF卡存储间隔默认为60分钟，用户可以设定的范围是：60分~300分；转存数据按每小时为单位1个数据包；数据保存按先进先出的原则；
  ③可以设置是否保存的选项，NO－－－－保存数据   YES－－－－不保存数据，这是根据客户的需求来决定是否保存，默认为保存；
  ④数据有三种方式来处理：
  第一种：PC图形阅读软件、第二种：微型打印机、第三种：上传Excel电子表格；
  触摸屏的外插CF卡来保存数据；标配1G的电子硬盘。可扩展CF卡1～4G存储记录空间；数据可通过微型打印机打印数据报表、曲线；或通过CF卡存储数据用读卡器在PC上复制数据包到PC机用图形软件打开数据；也可用串行COM2口备份Excel电子表格数据至上位计算机。CF卡内：【AL】数据包是报警报表；【DL】数据包是数据报表；按年/月/日/小时来保存数据源文件。保存数据的数据是加密的必须采用专用的宇电PC图形软件来阅读。
  第一种、加密数据包PC上阅读图形软件方式：DataLogTool 1.0图形软件使用说明
  DataLogTool是专为无纸记录仪开发的，一个可在个人计算机上运行的工具软件，其作用是用来将HMI屏上加密记录在CF卡上的数据集中管理，便于用户查询数据报表，查看历史曲线，并可以对其进行打印的功能。在计算机【开始】的程序里有【宇电无纸记录仪图形软件】帮助文件。   
  查看报表 ： 点击【查看报表】按钮，可以显示打开的记录数据与报警记录的文件或是用户从CF卡里查询到的数据，以报表的形式显示出来；图片18
  (2)  查看曲线：点击【查看曲线】按钮，可以显示在报表中已查询到的并以报表方式显示出来的数据，以曲线的形式显示出来。上图显示的曲线可分为几个部分的内容：
  ①曲线图最上面中间部分，显示的是查询的记录名称；
  ②紧接着是【当前时间】一栏，表示当前游标线所在的位置的某一时间点；
  ③ 对于游标线的操作，用户可以用鼠标的左键在曲线图上单击，也可以使用键盘的左右“<-”“-〉”键进行操作；
  ④ 紧接着“当前时间”一栏下面的是显示用户所要曲线的名称，颜色，线型等属性。在曲线名称的括弧”(  )”里面值表示，当前游标线所在的位置的各条曲线的采样值；
  ⑤还有一部分就是X轴显示为时间轴，Y轴显示为数值的上下限；
  ⑥用鼠标左键双击曲线图，也可以弹出曲线设置属性的框；
   (7)  报表打印：点击【报表打印】按钮，可以打印所查询到的报表。在打印之前，您可以使用打印预览来查看您所要的报表。见下图：
  然后，您可以点击【报表打印】的按钮进行打印。                 PC图形人机操作  图片8
     
     
     (8)  曲线打印：点击【曲线打印】按钮，可以打印所显示的历史曲线。
  其中打印样式，可以根据您打印的性能进行设置。一般情况下，选择【单色】即可。
  第二种、微型打印机方式
      新增面板式微型打印机，默认的串口打印机的参数为9600bps，8位数据位，1位停止位，无校验，连接时将微型打印机定制的9口串口母头直接接到HMI屏的9芯串口头即可。
  A、历史曲线打印：有2种方式：在屏的历史曲线画面才能实现打印曲线功能！
  ①左上角的蓝色【Print】：打印设置中所查询到的曲线内容，1条或选4条同时打印；
  ②右上角的红色【Print】：打印屏上所显示的曲线内容，1条或选4条同时打印；推荐此功能！
  ③左下角的【S】设置，有关打印机纸张宽度的设置，如果您的打印机的纸张太宽或太窄，可以通过设置【打印纸张宽度比例】这个值来调整，，2057默认100％；2080默认40％ ；
  B、历史数据报表打印：有2种方式：【在屏的历史数据画面才能实现打印数据功能！】
  ①左上角的蓝色【Print】：手动打印屏上所查询到的报表内容，每行5个数据；
  ②右上角的红色【Print】：手动打印当前刚刚采集到的报表内容，每行5个数据，连续换行；
  ③右下角的【S】设置，有关打印报表的设置，
  ④.如果您想自动打印采集到的报表，可以启用【选择是否自动打印】的功能。自动打印必须在报表画面实现！
  ⑤【自动打印时间间隔】的设定，是设置多长时间后打印机开始自动打印。如果此值设为0，则自动的实时打印报表。在屏的历史数据画面才能实现自动打印数据功能！
  第三种、Excel电子表格方式
  可通过串行COM2口备份Excel电子表格CSV格式的数据文件上传不加密数据到计算机，用Excel电子表格直接打开；CF卡数据文件 一般通过CF卡读卡器上传CF卡加密数据；
  ①在PC上安装光盘上的【记录上传数据软件】；
  ②在上传前请在触摸屏上【记录设置】点击立即保存；
  ③用大母指按住屏幕的右下角大约3~5秒钟，在触摸屏上出现波特率界面，在计算机【开始】【程序】选【记录数据上传】选择【数据类型】按【确定】出现“滴”的一声稍等片刻，出现上传数据画面，选【通道号】、【开始时间】、【结束时间】段，按【确定】就开始上传，  
  Excel电子表格打开CSV格式的数据文件；在PC上选择记录上传的软件，进行操作即可；
  4、数据保存计算
  触摸式无纸记录仪：支持多达4G byte的CF卡存储功能。以1G的CF卡为例，记录周期默认为每6秒钟；各通道类型的无纸记录仪可存储的天数为：数据保存按先进先出的原则。
   4通道：约1400天； 6通道：约1100天； 8通道：约900天；12通道：约650天；16通道：约500天；32通道：约250天；以上所标的天数没有将报警记录计算在内，因为报警记录的不确定性，报警数的多少可能会对可存储的天数产生减少或增加的影响。
     五、故障处理：
  　　设备出现点火故障时点火指示灯会出现红色故障报警显示，从而知道该点火器出现问题，连续自动点火三次后点火器仍不能点着火的情况下通过中间继电器将点火故障信号反馈给AI-3011D5输入，通过人机界面控制AI-3013D5来完成自动跳到报警画面，出现报警后实行人工手动控制点火器点火，手动点火确认确实是点火器故障后就要将此点火器暂停，待人工把点火器修理好后再进行点火。
  当图四当前桌面显示中断时，说明AI-808及其他 仪表和人机界面之间的RS485通讯出现故障，也就是没有通讯成功，当前PT100铂热电阻的温度读到仪表出现显示异常；如“ORAL”则表示仪表输入信号有问题，这就要查传感器的接线方法是否符合图纸的要求，温度传感器有否损坏，如果变频器不能启动或变频器的状态没有办法读到人机界面，就说明AI-3011D5或AI-3013D5模块有问题，没有办法执行人机界面操作命令。在实际的使用中还存在的问题就是
     六、结束语
  　　宇电产品在燃气式食品隧道炉设备上的成功整合应用，满足了食品机械客户的需求，我们只要根据客户提供的方案进行电气系统合理设计，优化设备选型，配合施工安装，现场指导调试等一系列的优质客户服务，宇电产品会在更多的食品机械客户那里得到更多的整合应用。
   参考资料：厦门宇电自动化科技有限公司 周宇  《AI人工智能工业调节器中文说明书》
                     《AI-708J型手操器/饲服放大器使用说明书》
            《AI-301系列开关量输入/继电器输出模块使用说明书》
            《AI-2057C/G/2080C数字无纸记录仪使用说明书》