关键词：AI调节器、AIFCS计算机监控系统、环境监测
一、概述
随着化纤纺织工业的迅速发展，对HSP-2Q/A化纤生产线车间环境检测控制提高到一个新的要求。对环境的温湿度的控制与调节，不同季节的空气调节过程，空调设备的性能，车间送、排风的安全运行，以及车间新风流量的监控的方法等，环境温湿度自动控制对化纤混纺产品会产生不良影响。
21世纪信息化的时代已经到来，以网络通讯和计算机技术为背景的建筑智能化正是顺应这一时代潮流的必然趋势。作为智能建筑系统之一工厂环境自动化系统水电暖通机电设备集中监控和管理已日益成为现代建筑中必不可少的配置。
二、测控基本内容
在化纤HSP-2Q/A生产线检测空调风压、温湿度信号的控制参数变量多达几十个，在运行中设备故障报警要多达上百个，并且要求快速反应。
检测控制系统要求安装方便、调试简便。整个系统采用了AIFCS现场总线计算机监控系统，简化可安装调试的过程。组合式空调机组，用于恒温恒湿空调系统及空调净化等工程的空气处理系统，实现温度和湿度的自动调节。
空调监控控内容
1、 自动检测和控制侧吹风送风机启停 2、 自动检测和控制卷绕送风机启停 3、 自动检测和控制回风机启停 4、自动检测和控制喷淋泵启停 5、 自动检测新风温湿度 6、自动检测回风温湿度 7、根据新回风焓值自动调节新风/回风/排风阀开度 8、 根据新风温度自动调节一次加热阀开度 9、 通过比较表冷器后的露点温度检测值与设定值的偏差调节表冷 阀开度以控制露点温度（侧吹风、卷绕风） 10、 通过比较送风温度检测值与设定值的偏差调节二次加热阀开度以控 制送风温度（侧吹风、卷绕风） 11、 自动检测和控制侧吹风送风湿度 12、通过比较侧吹风送风压力检测值与设定值的偏差自动调节侧吹风送风机变频输出控制侧吹风送风压力 13、自动检测初效过滤器状态 14、自动检测精过滤器状态 15、 差压开关接通： 高于100Pa 进风过滤器堵塞16、自动检测和显示风机运行状态及故障。17、以新风机检测的新风温湿度上传至上位机计算出焓值做为季节工况转换的依据。或手动超越季节工况转换。18、冷水阀、加热阀、加湿阀的手自动转换及手动开度控制。19、风机的手自动转换及手动启停控制。
控制参数要求：
室内温度监测：－20～＋80℃ ＋－0.1℃； 室外温度监测：－20～＋80℃ ＋－0.1℃；送风温度监测：20～＋80℃ ＋－0.1℃；室外湿度监测：0～100％RH ＋－0.1％； 制冷机控制精度：15～28℃ ＋－3℃； 加热控制精度：15～28℃ ＋－2.2℃
对于化纤生产来说，Q/A空调系统是影响品质的关键因素，智能控制系统是由中央管理站、各种AI显示控制仪表及各类传感器、执行机构组成的，完成多种控制及管理功能的网络系统。它是随着计算机在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。运行维护成本直接减少，操作控制更为容易精确。
为了提高控制的可靠性和精度，同时满足性价比要求，本着安全、可靠、先进、先进、实用的原则，通讯显示调节器选用国产优质产品AI系列显示控制仪表；主要现场检测及执行设备选用国外名牌产品。如美国、瑞士的传感器、电动执行器等。
三、控制系统具备的功能
系统采用宇电AIFCS现场总线型计算机监控系统，系统是基于AI系列仪表的出色性能配合现场总线特性的AIFCS计算机监控系统。AI仪表相当于现场总线系统中的各个控制单元，利用RS485作为现场通讯总线，采用宇电自行开发的AIBUS通讯协议，可在上位机上实现100%仪表功能操作如实时读取测量值、给定值、设置参数、自动/手动无扰动切换、调整手动输出值、启动/运行/停止程序，并具备开关量输入/输出操作能力。由于自己掌握100%知识产权，又是开放式结构，所以系统价格非常低廉，具有极高的性能/价格比。
此化纤空调系统方案：采用AI系列显示控制仪表来实现该空调系统向化纤生产线提供侧吹风，纺丝、卷绕车间提供环境空调风。调节空调器的新/回/排风阀，一次加热阀，表冷阀的开度等，保证纺丝、卷绕车间的送风温度、相对湿度、调节二次加热阀、表冷阀的开度，调节送风机的变频输出等，纺丝侧吹风的送风温度、送风湿度、送风压力，纺丝卷绕风的送风温度、送风湿度控制在工艺要求的范围内。对空调系统的温度、湿度、压力及其他参数进行自动检测，自动调节以及有关的信号报警和连锁保护控制保证空调系统的高精度控制要求，其稳定性应由用户予以保证。温湿度、通风、回风、排风的自动调节原理 图1
四、仪表选型、参数表、调试方式
要求：提供中央整体机电设备情况显示屏监察，对机电设备故障能作出即时察觉及分析。通过AIFCS现场总线型计算机多串口网络监控系统充分控制厂房，减少因网络故障而影响运作，达到智能分散管理效果。AI显示控制仪表完全独立操作，完善了手动/自动开关控制，包括所需的控制器及阀门。使用方便、节能降耗、减少故障率。温度控制 、湿度控制 、新风、回风、排风的控制、制冷器的防冻监控、过滤器压差的状态监测。 、风机的状态及故障报警 、空调机组的状态及故障报警。
（1）通风、送风、侧吹风压力、温度、湿度控制子站的自动调节
AI-808PA2XL2L2S4调节器参数，4～20mA输出控制调节。
模块X电流输出4～20mA、模块L2开关量报警输出、模块S4通讯口
调节器测量室内风压与设定风压相比较，控制送风变频器，使其偏差为允许范围。
调试方法：手动自整定
第一步：设定程序段C01=30 T01=120给定值；启动运行；
第二步：按手动/自动切换A/M键切手动；
第三步：先用手动方式进行调节阀门，等手动调节基本稳定后，再在手动状态下启动自整定，按A/M键2秒钟出现“At”字样，此时仪表输出值限制在当前手动值±10％的范围，而不是OPL及OPH定义的范围，从而避免了生产现场不允许阀门大幅度变化的现象。经2～3次振荡后，显示器停止闪动“At”字样即可。此时自整定参数M5、P、t自动计算出控制参数。在一些输出不允许大幅度变化的场合，如某些执行器变频器、调节阀的场合，常规的自整定并不适宜。
作为大惯性负载，通常可选AI-808P 中智能PID参数自整定方式整定调节器动态参数，经现场实际调试，很容易使系统获得良好的动、静态性能。在冬季，送风调节器加热控制精度能达到＋－2.2℃。对于室内温度控制，通风调节器采用比例调节，空气流量易达到非常稳定的调节效果。
在上位机软件显示工艺流程图，设立了控制操作平台。设置调节器的作用方向按键，用于冬天与夏天的切换；可设定给定值，手动/自动切换，手动状态时可设定手动输出值，改变阀门的位置，12个参数同时显示数据、曲线、偏差报警，实时提醒随时出现，实现远距离监控，通讯距离达1200米。
（2）新风、排风、回风开度控制
AI-808DXL2S4增强型智能调节器，4～20mA输出控制调节。
调节器测量阀门反馈值与设定阀门开度相比较，去控制风门开度。
调试方式：用出厂初始值，无需自整定，阀门缓慢开启。
（3）温度、湿度、露点、风压、过滤差压、设备电流量、电压量测量
显示报警仪，测量温度PT100、4～20mA标准无源信号。
AI-706MEJ1J1J1S、AI-706MEJ4J4J4S 六路显示报警仪。
（4）设备运行状态监测、控制和故障、报警采集
输入AI-301E5I5I5I5I5I5S 输出AI-301E5L5L5L5L5L5S
DI/DO开关量输入/输出控制,最多10个I/O点
上位机指令开关量控制电机启/停及采集状态/故障反馈。
·送风机运行状态排风机运行状态监测、控制和故障报警。
·回风机运行状态监测、控制和故障报警。
·喷淋水泵、冷却水泵、冷却塔风机运行状态监测、控制和故障报警。
·空调机组运行状态监测、控制和故障报警。
（5）进出冷却水温差变频调节节能控制
进出冷却水温差变频调节是实现冷却水温度运行闭环自动控制。根据生产的需要预先设定供水温度，由气候气象环境对水温的影响、系统换热条件的改变对水温的影响，用温感探头的实测值及时反应出来，最终通过调控降温设备的能耗来稳定供水温度，实现自控节能。根据测量进出水供水温度的变化，自动调节供水泵的转速。保证有一定的控温精度。根据测量供水温度的变化，自动调节达到控温节能的目的。进水温度高，温差大；反之，温差小。从而达到降温之目的。
（6）水温的温差测量
进出塔水温取水口温差测量，在进出水口安装温度传感器PT100热电阻温度计，配合AI-702MAJ0J0L5L5S多路巡回报警仪来监测温度，计算温差值；参数设置：用减法器当Sn3=42时，PV2－PV1=PV3温度的差值；
参数设置： 图表2
（7）轴承油温测量、电机热继保护停机报警
电机在长期运行中难免电机出问题，温度超温产生电机故障影响冷却塔的正常运行，轴承油温超温报警，设定温度上限报警；电机热继保护停机报警，把电机的接触器的运行常闭干接点接在热电偶端子上。利用热电偶的测量回路的电势特性，当电机运行时巡检仪显示的温度是常温，当热继动作交流继电器动作断开，热电偶断开显示1312使仪表报警，对冷却塔起到保护功能。
（8）环境空气干、湿球温度测量
环境空气干、湿球温度的测点，必须避开湿空气的回流范围，所以测点设远一些，距塔30～50米处。干、湿球温度的测量宜采用机械通风干湿表。这种仪表上装有小风扇，通过测温元件感热部分的风速可达2．5米／秒以上。通风的作用是为了校正辐射影响，所以温度计要绝对防止太阳或其他热辐射而放在气象亭内，距地面高度1．5～2．0米。采用AI-702MAJ0J0L1L1S干湿球温湿度仪表来测量。
关于用干湿球法测量湿度
利用2路三线制Pt100热电阻输入，用干湿球法可同时测量环境温度（干球）及湿度，在风速和大气压力稳定条件下，经校准后湿度测量精度优于1%RH，该方法可适应温度0~100度及湿度0~100％RH的测量范围，解决了一般陶瓷湿度传感器在高温高湿下无法长期工作问题。M1、M2分别装两个J0模块，2路三线制热电阻输入；
参数设置：Sn1设置为22，Sn2设置为42，大气压力和风速由Po及SPEd两个参数定义。由于两只Pt100及测量通道的微小误差都会对湿度测量带来较大的误差，因此测量湿度前建议先校准湿度，校准可将干球Pt100也缠上纱布，与湿球同等条件，稳定后调整Sc2参数，使湿度显示值为100％，再将干球纱布去除即可。温度测量分辨率为0.01度，湿度测量分辨率为0.1%RH，但末位数较不稳定，建议设置dIP1＝1，dIP2=0，使显示分辨率分别位0.1℃及1％RH。参数设置参考表1
五、、系统功能及软件界面设计要求
在上位监控微机上显示中央空调的整个工作状态，如工艺流程图、动画构件、空气流动块、过程参数、安纽设置。
根据检测点的数量每50台用一个串口设备通讯，开关量单独通讯，提供通讯速度。
1、显示：运行画面显示、变频启动、管道内气体流动、室内温度、室外温度、湿度、送风温度、阀门开度、变频器频率、水泵运行状态。
2、操作：用户可对调节器参数设置；手动、自动、程序表起动、暂停、停止；用户可用鼠标点击安纽开关，手动－起－停送风、水泵。
3、软件设计：
在上位监控微机上显示中央空调的整个工作状况，如空气流动、过程参数、按钮设置等，并具有两级授权的操作性能，即一般值守人员的操作界面（只能观测数据和进行不涉及系统设置的操作）和工程师操作界面（根据口令进入，可以设置系统工作参数，下载到各控制站）。
软件设计如下：
① 运行：画面显示 变频器启动、管线内气体流动，室外温度、湿度、室内温度、送风温度、热水阀开度、送风、回风变频器频率及水泵运行状态等。
② 操作：用户可对送风温度和室内温度进行调节设置；用户可用鼠标点击按钮开关，手动启停送风、回风变频器；可点击“清除”按钮，清除系统信息显示；可点击“调节器参数设置”按钮，输入口令后对1、2调节器及3号数字显示器的大部分参数进行查看和设置。
③ 报警：变频器、温度等发生异常报警时，相应的显示会发生闪烁；空气过滤器发生报警时，相应的显示位置会周期性的变成红色。
软件的实现：
①初始工作：打开文件读取系统参数表，参数修改完后退出保存。打开初始化通讯端口COM3和COM4（波特率9600，无奇偶效验位N，8数据位，2位停止位）。检测现有工作状态，显示设置的相应工作状态（变频器、水泵起停，调节阀开度等）。
②扫描任务：起动扫描任务检测温度设定、变频器起停状态，读取测量值，在检测位置上分别显示数值及状态。控制输出音响报警及变频器的起停，刷新显示值，根据需要进行参数设置等。
信息显示画面：
①在流程图上：可根据现场的要求添加工业现场的量程图片。仪表显示画面主要显示在冷却塔当前运行状态信息值，如当前温度、温湿度、电压、电流、功率、等参数在流程图、实时趋势图或仪表画面上：点击【仪表显示框】出现操作平台：可看到该AI仪表定义控制设备的名称，位号、仪表型号，地址，量程上限，量限下限，测量单位，此时AI仪表的所有显示参数与控制按纽都体现在该平台上。
②实时报警处理画面：对系统实时采集的数据进行判断，当符合报警条件后，屏幕将弹出闪烁的醒目报警信号，具有画面报警和声音报警功能。实时检测被测电机参数以及系统电源等故障异常报警。具体在监控中可以设置所记录事件的类型，起止时间，对应的动作等。
③报表打印画面：选择报表名称、设置查询时间范围的打印时间段，选择查询间隔等，生成报表，随时打印，还可选择数据导出功能按Excel类型报表导出。各类报表可导出到软件外以Microsoft Excel文档或浏览器的形式保存。报表查询：输入起始与结束时间段查询历史数据；采样有1；3；5；15；30；60分钟可选择报表。
④实时数据曲线画面：监视窑炉有关参数的变化趋势曲线，从而可以了解窑炉在一段时间的运行状况。工业现场温度控制器采集测量值，编辑实时曲线，可同时显示8条实时曲线，用颜色来区别。曲线显示可选百分比与实时曲线2种图。也可屏蔽其他曲线，显示单条曲线。呈现的实时数据，并存入系统内数据库，以便日后数据查询等使用。
⑤历史趋势画面：功能与实时数据曲线类似，只是它显示的是过去一段时间设备的运行参数值。选中历史曲线组别，设置查询时间范围，显示的是单条或显示全部曲线，点击查询。在历史曲线上可写入备忘录，可写入59个字。直接打印在历史曲线上。可有选择1条或多条来打印历史曲线。
⑥运行记录画面：记录软件运行中操作对应的动作记录备案。如：登陆系统、退出系统、打印曲线名称、修改参数等。选择时间段可查询某段时间的记录运行情况。
⑦用户管理画面：可以允许不同权限的用户登陆，登陆后，可进行相关的操作。同时还可以允许用户注销自己的身份，这样既可实现灵活，方便的应用，又能保证系统的安全性。
⑧巡检报告画面：用户根据冷却塔的运行情况，随时巡检并记录运行情况，生成报告。留言备忘、可随时添加。
⑨计算机监控软件的应用起到了实时监控网内所有控制器的测量参数，实现综合管理；修改网内各控制器的设定参数；根据各控制器运行参数变化实现系统优化管理；进行历史数据及图形的记录，帮助分析，方便查询；不需要进行人工上塔巡检实测；加强风机的科学现代化管理。
六、计算机监控系统设计：
系统采用宇电AIFCS现场总线型计算机监控系统，系统是基于AI系列仪表的出色性能配合现场总线特性的AIFCS计算机监控系统。AI仪表相当于现场总线系统中的各个控制单元，利用RS485作为现场通讯总线，采用宇电自行开发的AIBUS通讯协议，可在上位机上实现100%仪表功能操作如实时读取测量值、给定值、设置参数、自动/手动无扰动切换、调整手动输出值、启动/运行/停止程序，并具备开关量输入/输出操作能力。由于自己掌握100%知识产权，又是开放式结构，所以系统价格非常低廉，具有极高的性能/价格比。
采用AIBUS协议的AI仪表在9600波特率下能在40ms内向上位机传送4个重要数据，比采用MODBUS协议的进口仪表速度高3-10倍以上，因此即使采用廉价的RS485通讯，AIFCS也具备如DCS或FF、PROFIDBUS等高价现场总线系统同等的使用效果，并可以组建大型系统，而不象通常进口仪表那样只能应用于小型系统。RS485不仅价格低，还具备布线简单、对通讯线要求低及通讯距离长等优点。
本系统是以原HSP-2报警系统为载体建立起来的，在不改变原功能的前提下添加了一些新监控对像及功能。本说明文件只局限于说明添加内容的软件部分。
1、系统简介
系统由厦门宇电自动化科技有限公司的专用版软件AIMCGS5.1制作。该软件与宇光仪表配套使用共同构成仪表总线系统，本工程与该软件配套的仪表型号是AI708FXS4。由于原软件使用COM1口，本次添加的仪表连接在COM2口。组态软件采用下位机、上位机二层结构体系，将HSP-2Q/A空调温度、湿度、风压、楼层差压、环境压力的信号引到现场电脑室进行显示、报警和记录
2、软件使用
主画面如下 图3
在原数据下方添加了13台智能仪表的实时数据。
在启停画面中也有相应的改变。 图4
在菜单栏上添加了一项图片选择项、空调报警盘如下： 图5
存盘数据浏览也是如此。如下 图6
在主画面上点击实时数据仪表位号【1＃/2＃温度】就可进入对应的单台仪表的显示画面与原软件类似。
在此画面上可完成对仪表参数的设置。（同原软件）图7
注：修改的内容如上：其他相关的内容都集成在原系统中，满足“工程说明”的要求。具有报警功能如声音报警，具有历史记录与曲线图，5秒间隔的历史数据保存半年（4380小时）。
七、系统运行结果
中央空调长时间投入运转，在中央空调系统中的大量的水泵、风机，用电量占空调总用电量的30%~40%，采用智能调节器控制温度，实现了变频节能技术对空调循环水系统的水泵（冷冻、冷却）进行节能控制，节能率通常在20%~50%之间，提高设备效率。
整个系统分为管理层、操作站和工业现场3个层级,也可只分操作站和工业现场两个层级。 管理层可提供工厂领导浏览现场实时工况画面，也可进行如使用权限、系统配置等高级设置；操作站供仪表班组和技术人员进行计算机实时监控；万一计算机系统发生故障时，仪表操作人员可依传统仪表使用方法直接操作仪表；工业现场提供各种控制信号，如模拟量输入/输出和开关量输入/输出至仪表。真正实现了网络化、智能化、数字化，突破了传统DCS、PLC等控制系统的概念和功能，比较容易实现过程控制、设备管理的统一化。它具有开放性、兼容性、安全性、远程服务、故障诊断、实时仿真、易于使用和维护等特点。
该系统在化纤厂房内安装调试投入运行，并通过验收。系统投入运行一年来，性能稳定、可靠。系统采用总线式的分布结构，设立现场控制器，所有检测设备及电机均直接在各自的现场控制器上，并由总线连接构成系统，降低了系统成本，并且现场施工也变得极为简单。受到客户的好评。