智能电磁流量计在自动配料系统中的应用

智能电磁流量计在自动配料系统中的应用

 

1 智能电磁流量计在自动配料系统中的作用

在自动配料系统中，液态原料的供给同样是按配方的比例进行。我们希望在整个生产过程中流量都按一个常量进行供给，而实际中即使电机固定在某个固定频率，其流量依然不是一个常量，如图l中记录的为固定频率下智能电磁流量计的测量值。如果人为的进行干预，其滞后性及精确度都得不到保证，这势必影响产品的质量与生产的效率。而采用工控机根据智能电磁流量计的实际流量进行实时的监控与调节，能让流量稳定在很小的范围内，这无疑大大提高了自动供料系统的精度与效率㈨。

 

2流量的自动控制及模糊控制思想

电磁流鼍计实时地测量生产过程中的液态原料供给，工控机根据其提供的信号对变频器的频率进行调整从而实现流量的调节。流量的自动控制不仅要达到规定时间内总量的供给，更重要的是要保证生产过程中瞬时流量的配比需求。在生产过程中，智能电磁流量计计量的流量如图2所示。

 

在工作时间r内我们期望智能电磁流量计测量的信号Y(t)为一常量，这也是生产过程配方比例中所期望的，而由图1中我们知道Y(t)受各种因素的影响而不停的波动。在工作时间内对Y(t)积分可得到流量的累积￡：

 

假定干扰信号全部看作为正弦波y8(t)=ysintot，在丁时间内其运行的周期为n，则∞=2衫r，带入式(4)得：

 

实际生产中流量一直在某个区域内波动，且其动态特性不易掌握。从上面的理论中我们能够让误差△￡尽可能的小，这样距我们所需要的理论值％就越接近。而减小误差需要我们把n取的尽可能大，也就是在生产时间内划分更多的周期去调节流量。当工控机根据智能电磁流量计传送回来的信号发出调节变频器工作频率的指令后，电机调整功率到智能电磁流量计的实际测量为一个工作周期，我们知道从指令发送到实际测量值返回有一个较大的滞后，如果调节的周期时间小于流量计本身的一个工作周期，那么显然不可能达到减小误差的目的。利用模糊控制思想H。，在控制程序中我们把流

量的波动区域划分为±缸×Yo，Yo-t-O．3，Yo±0．5四个区域，其中缸为可调节的误差范围，生产中我们取0．015，流量区域划分的单位均为t／h。针对不同的区域采取不同的调整方案。具体流程如图3所示。图中变量Rel表示实际测量的流量，变量Idea表示理论流量。

3试验结果分析

模糊控制对数学模型难以获取、动态特性不易掌握等控制对像有较理想的控制效果，在其模糊法则和决策中干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱。智能电磁流量计信号在进入工控之前采用均值滤波以及中值滤波后才交给控制算法处理，尽量降低干扰带来的波动。采取不同的调节周期对实时的控制也很大，周期太短对流量的调节太频繁，这样容易导致流量的波动剧烈，若调节周期过长则容易导致累积误差大。经过反复实验最后我们采取以周期为10 s，以上面划分的四个区域来减小流量波动带来的误差，其中当流量波动超过0．5 t／h时，采取周期为20 s、频率4-1 Hz的调节方法，这样能够更好避开其工作周期的滞后和调节幅度慢的缺点，更加有效地达到调效果。

 

整个生产过程中其误差控制在0．15％以内。如图4所示为采取周期为10 S的调节，在波动较大时采用20 S的调节；图5所示为取周期为5 s的调节，在波动较大时采用10 s的调节。

 

模糊控制的基本思想是利用计算机来实现人的控制经验，任何工业过程都比较容易得到其定性认识，而由此出发就比较容易建立语言控制规则。在自动配料系统中我们应用其对电磁量计的控制虽然取得了较理想的结果，不仅在工作时间内以总量的控制准确同时保证了在生产过程中按产品配方比例的控制。但如何获得模糊规则及隶属函数，这在目前完全凭经验来进行，以及如何保证模糊系统的稳定性这些都是需要我们继续研究并且提高。

参考文献：

[I]汪洋．智能电磁流量计在化工生产中的应用[J]．甘肃科技，2008，(11)．

[2] 李小京，王萍，卢景山．智能电磁流量计放大滤波电路的设计

[J]．化工自动化及仪表，2000。27(2)：50-52．

[3]梁国伟，蔡武昌．流量测量技术及仪表[M]．北京：机械工业出版社，2002．

[4]谢仕宏，姜丽波，刘国栋．模糊自适应PID控制算法在纸机烘缸蒸汽系统中的应用[J]．化工自动化及仪表，2007，34