研华ADAM-5510KW在制盐PID系统中的应用

　　项目介绍

　　真空制盐生产装置是利用多效密闭容器进行降压蒸发，充分利用上一效的二次蒸汽来加热下一效加热室内的原料卤水，在末效收集二次蒸汽经大气式混合冷凝器冷却形成真空，在各效蒸发罐产生压力阶梯。为了保证各效的液位恒定，每一效的加料在下循环管进行；每一效转料由上一效的盐脚转至下一效的循环管，最后在末效的盐脚排出，整个系统不断运行实现真空蒸发制盐。

　　该真空制盐生产控制系统采用台湾研华科技的软逻辑控制器ADAM-5510KW作为下位机现场控制核心，研华的IPC-610工控机内装通用组态软件作为上位机的人机界面HMI或SCADA，它们一起通过RS-485串口，并通过Modbus协议构成分散型控制系统。

　　

　　系统要求

　　生产工艺上对主要控制点的要求有：I至IV效蒸发罐的液位控制、进I效加热室的压力控制、兑卤流量控制、卤水预热的温度控制等以上控制为单回路PID调节；定时冲洗装置（指对二次蒸汽的捕抹器及变送器取压口）能进行手、自动两种状态控制，并且自动状态时由程序执行；远程手操器及流量的累积等。

　　I至IV效蒸发罐的液位控制、进I效加热室的压力控制、兑卤流量控制、卤水预热的温度控制等；

　　定时冲洗装置（指对二次蒸汽的捕抹器及变送器取压口）；

　　能进行手、自动两种状态控制，并且自动状态时由程序执行；

　　远程手操器及流量的累积等。

　　项目实践

　　对该真空制盐生产装置，其I/O点数为：70个，具体点数为：模拟量输入AI（包括铂热电阻信号）为：45个，模拟量输出AO为：9，开关量输出DO为：16。根据上面提出的具体的控制要求及所采用的设备稳定性、性价比等原则进行综合考虑，采用台湾研华科技的软逻辑控制器ADAM-5510KW控制器作为下位机设备、研华的IPC-610工控机内装通用组态软件作为上位机的人机界面HMI或SCADA，它们一起构成分散型控制系统。

　　下位机的构成：

　　ADAM-5510KW控制器是基于PC-Based的软逻辑控制器，它有自身的CPU、ROM(系统使用)、SRAM(内存)、Flash Memory(存放文件)、内置看门狗电路、实时时钟和多种通讯方式的通讯口、电源模块等。另外可插入不同功能的I/O模块，根据我们的实际需要使用ADAM-5017、ADAM-5024、ADAM-5068、ADM-4024等模块进行数据采集与控制输出。

　　操作站的构成：

　　IPC-610工控机加网卡和打印机作为上位机，并在上位机上安装组态软件KingView作为人机界面或远程遥控，进行实时监控；并在上位机上安装ADAM-5510KW的编程软件Multiprog软件对ADAM-5510KW进行编程、编译、下载及调试工作。

　　

　　系统图

　　

　　系统实现

　　硬件实现：

　　ADAM-5017模块：现场变送器将液位、压力等物理信号转换为4-20mA电流信号，作为ADAM-5017的输入，对应PID功能块的PV值。故ADAM-5017的输入范围设置为：-20-+20mA；ADAM-5024模块：现场的气动调节阀4-20mA电流输入，阀门的开度大小，可以控制相应的液位、压力的变化。故ADAM-5024的输出范围设置为4-20mA。

　　软件实现：

　　在程序中直接调用Multiprog软件中中的FPID功能块， ADAM-5017的每一路输入即对应该FPID功能块的PV值，PID运算后的MV值经比例关系调整并对应到ADAM-5024的输出；对于FPID的SV、KP、TI、TD、手动/自动无扰切换等均可通过组态软件来进行设置。

　　具体如下：

　　在上位机中安装KW-Multiprog软件，并编程。首先，生成PID单回路控制及自动冲洗等方案来。再次，利用IEC61131-3标准语言的FBD功能块图来做，首先要导入KW-Proconos、研华提供Adam5000的库函数并选用FPID模块及Calendar（时钟）模块，定义或组态好各个参数的值，做好数据类型一致性，必要时通过数据类型转换模块。

　　编辑好的程序在通过编译后，可通过强大的离线仿真工具在未下装到控制器之前进行程序的调试，也可以下装至5510控制器中供ProconOS系统实时运行，通过在线调试、强制赋给变量的某个值，来验证程序执行的结果、动作的对否，从而方便了调试与控制方案的实施等。

　　PID控制部分程序的说明：

　　1）、PID功能调用FPID功能块即可方便实现；PID调节时，手动/自动无扰切换、SV、KP、TI、TD等参数可经过Modbus协议与上位机组态软件的人机接口连接，并方便更改设置等。

　　2）、变量ADAM-5017_ch1及ADAM5024_ch1是指5017与5024模块的第二个输入/输出通道。

　　3）、模拟量输入部分：将5017模块中16位A/D的采集信号转换为-20-+20mA的物理值,并送入FPID功能块的“X”，对应为PV值。

　　4）、模拟量输出部分：12位D/A的5024模块输出范围是：4-20mA；将Yout值（对应MV）转换为0-4095之间的DA值送入ADAM-5024输出到气动调节阀。

　　5）、在调试PID参数时，调节效果PV值也可通过Modbus协议上传到组态软件中进行曲线显示，察看调节效果。

　　6）、PID的实现：

　　Cyclic Task：

　　Untitled program：

　　fPID_1：用于III效液位自动控制

　　fPID_2：用于IV效液位自动控制

　　fPID_3：用于首效蒸汽压力自动控制

　　main Program：

　　fPID_2：用于I效液位自动控制

　　fPID_3：用于II效液位自动控制

　　FPID的参数设置如下：

　　名称 FPID参数

　　Tscan

　　Kp

　　Ti

　　Td

　　I效液位

　　0.5

　　32.0

　　100.0

　　0.0

　　II效液位

　　0.5

　　30.0

　　62.5

　　0.0

　　III效液位

　　0.5

　　40.0

　　250.0

　　0.0

　　IV效液位

　　1.2

　　8.9

　　22.0

　　0.99

　　首效蒸汽压力

　　0.8

　　2.6

　　22.0

　　0.0PID部分程序实现如下：

　　

　　ADAM-5510KW中PID部分程序的实现

　　现场的部分PID调节曲线：

　　用ADAM-5510KW控制作用产生的曲线分别是：I效液位、II效液位、III效液位、IV效液位、首效进I效加热室压力，并分别对应不同颜色；图形中有尖脉冲向上的线条则是：操作人员做定期工作，冲洗变送器膜合所致。

　　

　　部分PID调节曲线总结

　　在真空制盐技改项目中，采用研华科技的软逻辑控制器ADAM-5510KW与组态软件的整合应用，尤其是PID功能的方便实现，整个控制系统的快速开发和调试，与研华技术支持的大力协助分不开，使得整个项目从选型、前期编程、刚开始的上电调试到系统的投运正常，所用时间很短，现场的大量信号能及时准确的采集与输出控制，各回路的控制都投入到自动PID控制模式，且控制效果良好。

　　该控制正以成熟的技术、可靠的稳定性、功能丰富的优越性及日后维护量几乎很小的优点，在工业流程的控制自动化等方面发挥着重要的作用，也必将给企业带来良好的经济效益。