摘要:在自動(dòng)配料(liào)系統中,液(yè)态原料的供給(gěi)通常需要電磁(cí)流量(liàng)計 的計量來達(dá)到正确控(kòng)制的(de)目的。首先(xiān)通過靜态标定(dìng)電磁流量計的(de)測量精度,在大(dà)量試驗的(de)基礎.上拟合出(chū)較理(lǐ)想的線性(xìng)關系(xì),同時找出電機(jī)頻率與流量間的波(bō)動(dòng)聯系,然(rán)後利用動态模(mó)糊控制作爲其(qí)核心控(kòng)制(zhì)算法,正确地控制液(yè)态原料的供給(gěi)。
1引言(yán)
　　電磁(cí)流(liú)量(liàng)計是根據(jù)法拉第電磁(cí)感應定(dìng)律制(zhì)成，用來測(cè)量導(dǎo)電液體體(tǐ)積流(liú)量的儀表。目前已(yǐ)廣泛地(dì)被應用(yòng)于(yú)工業(yè)過程(chéng)"中各種導電液體的(de)流量(liàng)測量，如各(gè)種酸(suān)、堿、鹽等腐(fǔ)蝕性(xìng)介質(zhì);各種(zhǒng)漿液(yè)流量測量(liàng)，形成(chéng)了(le)獨特的應用(yòng)領域。在自動(dòng)配(pèi)料系(xì)統(tǒng)中(zhōng),通過(guò)控制電(diàn)機(jī)運行(háng)頻率來控制流量(liàng)的大小(xiǎo)。其應(yīng)用的(de)精度(dù)對企(qǐ)業産品的質量、原料(liào)的消耗以(yǐ)及經濟效益等(děng)有直(zhí)接的影響(xiǎng)。電磁流量(liàng)計作爲液(yè)态原(yuán)料的(de)計量裝置,随着(zhe)微電(diàn)子技術的(de)發展而(ér)不(bú)斷提(tí)高其計量精(jīng)度(dù)和應用範圍。而(ér)流量(liàng)計計量是(shì)極其複雜(zá)的動态計量,其精度(dù)會受很多(duō)因素(sù)影響,如:流體的(de)導電性、非軸對(duì)稱、電極(jí)襯(chèn)裏附(fù)着物的影響、電(diàn)機運行的穩定(dìng)性、電磁流量計安裝(zhuāng)的位置、勵磁的技術、信号(hào)線的長(zhǎng)度以及(jí)外界幹擾等。
　　電(diàn)磁流量計在調試期間常會遇到--些(xiē)故障,如顯(xiǎn)示波動、精(jīng)度下(xià)降、儀(yí)表損壞等(děng),-經排除,以後相(xiàng)同條件(jiàn)下不會(huì)再出現。究其原(yuán)因主要有儀表(biǎo)本身元器(qì)件(jiàn)損壞引起故(gù)障、有(yǒu)選用不(bú)當、安裝(zhuāng)不妥(tuǒ)、環境條件(jiàn)、流體特(tè)性等因(yīn)素造成故障;在正常(cháng)運(yùn)行期間(jiān)若出現(xiàn)故障,則(zé)一般(bān)由流(liú)量傳感器内(nèi)壁(bì)附着(zhe)層、雷電打擊(jī).以(yǐ)及環境條(tiáo)件變化等(děng)因素引起。日常(cháng)工作中時(shí)刻注意這(zhè)些故障,并(bìng)很好地(dì)加(jiā)以排除解決,電磁流量計就能(néng)夠發揮它(tā)應有的作用。本文在(zài)電磁流量計正常工作(zuò)的基礎(chǔ)上,利用(yòng)其與工(gōng)控機(jī)、變(biàn)頻器及(jí)電機組成自動(dòng)控制系統,以(yǐ)模糊控制作(zuò)爲其(qí)核心(xīn)控(kòng)制算法來研究電機頻(pín)率變化時對應(yīng)流量(liàng)的變(biàn)化(huà)關(guān)系,以達(dá)到提高(gāo)正确(què)控制流量(liàng)的目(mù)的(de)。
2電磁流量計的靜态标(biāo)定
　　電磁流量計(jì)在出(chū)廠時經過檢定(dìng),在(zài)實(shí)際運(yùn)行中實時(shí)流量(liàng)能同(tóng)步的(de)顯示(shì)在其(qí)表頭.上(shàng),但(dàn)在自動供料系統中我們(men)需要在工(gōng)控(kòng)機上也(yě)實時(shí)顯示(shì)其流(liú)量,并(bìng)以此進行(háng)調控(kòng),這就需要(yào)我們(men)把(bǎ)電磁流(liú)量計本身的流量信息及時地(dì)傳送到工(gōng)控機(jī).上。而電磁流量(liàng)計的輸出(chū)信号爲4~20ma的(de)電流信号(hào),工控機的采集(jí)卡隻(zhī)能檢測0~10v的(de)電壓信号,故在(zài)電磁(cí)流(liú)量計的(de)信号輸(shū)出(chū)端串(chuàn)接--個(gè)小于500Ω的電(diàn)阻用以(yǐ)将(jiāng)電流信号轉換成電(diàn)壓信号(hào)“l供采集卡采(cǎi)集(jí)。表(biǎo)1爲電(diàn)磁流量(liàng)計信号輸出(chū)端串接一(yī)個200Ω電阻後(hòu),電磁流量計在電機(jī)運行于不同頻率時其本身測(cè)量的流量值和(hé)采集(jí)卡所(suǒ)采集(jí)的數值。由表1可知,電(diàn)磁流(liú)量計(jì)的波(bō)動與采集(jí)卡所采集的數(shù)值有較好的-緻性,滿(mǎn)足(zú)實際使(shǐ)用需(xū)求。

3電磁流(liú)量計(jì)在自動配(pèi)料系統中的應用
3.1電(diàn)磁(cí)流量計(jì)在自動配(pèi)料系(xì)統中的(de)作(zuò)用
　　在自動(dòng)配料系統(tǒng)中,液(yè)态原料的(de)供給同樣(yàng)是按(àn)配方的比例進(jìn)行。我(wǒ)們(men)希(xī)望在(zài)整個(gè)生産過程(chéng)中流(liú)量都(dōu)按一(yī)個常量進行供(gòng)給,而實(shí)際中即(jí)使電(diàn)機(jī)固定在(zài)某(mǒu)個固定頻率(lǜ),其流量(liàng)依然不(bú)是一(yī)個常(cháng)量,如(rú)圖1中(zhōng)記錄的爲(wèi)固定(dìng)頻(pín)率(lǜ)下電磁流量計的測(cè)量值。如果人爲(wèi)的進行(háng)幹(gàn)預,其(qí)滞後性及(jí)精度(dù)都得(dé)不到保證(zhèng),這勢必(bì)影響産(chǎn)品的質量與生(shēng)産的效率(lǜ)。而采用工(gōng)控機根據(jù)電磁(cí)流量計的(de)實際(jì)流量進行(háng)實時的監控與(yǔ)調節,能讓(ràng)流量(liàng)穩定在很(hěn)小的範圍(wéi)内，這(zhè)無疑(yí)大大提(tí)高(gāo)了自(zì)動供(gòng)料系統的(de)精度與效率5

3.2流量的(de)自動控制及模(mó)糊控制思想
　　電(diàn)磁流量計實時(shí)地測(cè)量生産過(guò)程中的液态原(yuán)料供(gòng)給(gěi),工控機(jī)根據其提供的信号對變(biàn)頻器(qì)的頻率(lǜ)進行調(diào)整從而實現流(liú)量的調節。流量(liàng)的自動控制不(bú)僅要達(dá)到規定時間(jiān)内(nèi)總量的(de)供給(gěi),更(gèng)重(zhòng)要的是要保證生産(chǎn)過程中瞬(shùn)時流(liú)量的配(pèi)比需求(qiú)。在生産過程中(zhōng)，電磁流量(liàng)計計(jì)量的(de)流量如(rú)圖(tú)2所示(shì)。

　　在工作時間t内我們(men)期望電磁(cí)流量(liàng)計測(cè)量的信号(hào)y(t)爲一常量,這(zhè)也是生(shēng)産過(guò)程配(pèi)方比(bǐ)例(lì)中所期望的(de),而由圖1中我們(men)知道(dào)y(t)受各(gè)種因(yīn)素的影響而不(bú)停的波動。在工(gōng)作(zuò)時間内對y(t)積(jī)分可(kě)得(dé)到流量的累積(jī)l:

　　假定幹(gàn)擾信号(hào)全(quán)部看(kàn)作爲正弦波後yδ(t)=ysint,在7時(shí)間内其運(yùn)行的(de)周期爲n,則?=2π /t帶入式(shì)(4)得:

　　實際(jì)生産(chǎn)中流(liú)量一直在(zài)某(mǒu)個區域内波動,且(qiě)其動(dòng)态特性(xìng)不易掌(zhǎng)握。從上面(miàn)的理論中我(wǒ)們能夠讓誤差Δl盡(jìn)可能的小，這樣(yàng)距我(wǒ)們所(suǒ)需要的理論值(zhí)yo就越接近(jìn).而減小誤差需要我們把n取的盡可能大(dà),也就(jiù)是在生産時間(jiān)内劃分更(gèng)多的周期(qī)去(qù)調(diào)節流(liú)量。當(dāng)工控(kòng)機根據(jù)電(diàn)磁(cí)流量計(jì)傳送回來的信(xìn)号發(fā)出調(diào)節變頻器工(gōng)作頻率的指(zhǐ)令(lìng)後,電機(jī)調整功率(lǜ)到電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計的實際測量爲一個(gè)工作周期,我們(men)知道(dào)從指(zhǐ)令發送到(dào)實際(jì)測量(liàng)值返回(huí)有(yǒu)-一(yī)個較大(dà)的滞後，如(rú)果調節的周期(qī)時間(jiān)小于流量(liàng)計本(běn)身(shēn)的一個(gè)工作周(zhōu)期(qī),那(nà)麽(me)顯然不可(kě)能達(dá)到減(jiǎn)小誤差的(de)目的。
　　利用(yòng)模糊(hú)控制(zhì)思想,在控(kòng)制程(chéng)序中(zhōng)我們(men)把流量的波動(dòng)區域劃(huà)分爲也±△x×yo,yo±03,yo±0.5四個區域(yù),其中(zhōng)sx爲可調節的誤(wù)差範(fàn)圍,生産中(zhōng)我們取0.015,流量區(qū)域劃(huà)分(fèn)的(de)單位(wèi)均爲t/h。針對不同(tóng)的區(qū)域采(cǎi)取不(bú)同的調(diào)整方案(àn)。具體流程如圖(tú)3所示(shì),圖中變量(liàng)rel表示(shì)實際測量(liàng)的流量，變(biàn)量idea表(biǎo)示理論流(liú)量。
4試(shì)驗結(jié)果分(fèn)析
　　 模(mó)糊控(kòng)制對數學(xué)模型難(nán)以(yǐ)獲取(qǔ)、動态特性不易(yì)掌握等(děng)控(kòng)制(zhì)對像有較理想的(de)控制(zhì)效(xiào)果(guǒ),在其模糊(hú)法則和決(jué)策中幹擾和參(cān)數變化對(duì)控制效果的影(yǐng)響被大大減(jiǎn)弱(ruò)。電磁(cí)流量(liàng)計信号在(zài)進(jìn)入工控之前(qián)采用均值(zhí)濾(lǜ)波(bō)以及(jí)中值(zhí)濾波(bō)後才交(jiāo)給(gěi)控制(zhì)算法(fǎ)處理,盡量(liàng)降(jiàng)低幹(gàn)擾帶來(lái)的波動。采取不(bú)同的(de)調節(jiē)周期(qī)對實(shí)時(shí)的(de)控制(zhì)也很(hěn)大(dà),周期太(tài)短對(duì)流量的調(diào)節太頻繁(fán),這(zhè)樣容易導緻流量(liàng)的波動劇烈,若調節周期過長則容易導緻累(lèi)積誤差(chà)大。經過(guò)反複實驗(yàn)最後(hòu)我們采(cǎi)取以周(zhōu)期爲10s,以(yǐ)上面劃(huà)分(fèn)的(de)四個區域(yù)來減小流量波動帶(dài)來的(de)誤差(chà),其中當流量波(bō)動超過0.5t/h時,采取周(zhōu)期爲20s.頻(pín)率土hz的調(diào)節(jiē)方法,這樣能夠(gòu)更好避(bì)開其工作周期(qī)的滞後和調節幅度慢的缺點(diǎn),更加有效地達到調節(jiē)效果。

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