含油汙（wū）水（shuǐ）流量計在自動（dòng）配料（liào）係統中應用的結（jié）果分析
點擊次數：1834 發（fā）布時間：2020-12-24 08:00:07
在（zài）自（zì）動配料係（xì）統中，目（mù）前應用（yòng）較多流量計就是含油汙水流（liú）量計和渦（wō）輪流量計，含油汙水流量計因為測量管體中無阻流件，更（gèng）加適合於流體介（jiè）的自（zì）動定（dìng）量配（pèi）料。據本公司（sī）的客戶案例統計，渦輪流量計用於半自動化的定量（liàng）控製中更多一點。本文探（tàn）計的是含（hán）油汙水流量計在（zài）自（zì）動化配料控製係統中的應用。液（yè）體介（jiè）質的原料的運輸傳送以及供給計量通常都需要在（zài）生產過程中安（ān）裝（zhuāng）含油汙水流量計以實現精確計量和控製的目的。如何實現自（zì）動化配（pèi）料供給的功能，*先需要通過高清電影標定含油汙水流量計的測量精度，再（zài）通過大量的的試驗數據的統計得到一個較為理想的線性關係，同進找出電（diàn）機頻（pín）率與流量之（zhī）間的波動聯係，以此建立一個數據關係模型。再利用動態模糊控製作為其核心控製算法，準確地控製液態原料的供給。
含油汙水流量計是根據法拉*電（diàn）磁感應定律製成，用來測量導電液體體積（jī）流量的儀表。目前已廣泛地被應用（yòng）於工業（yè）過程?中各種導電液體的流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質；各種漿液流量測量，形成了獨特的應用（yòng）領域。在自動配料係統（tǒng）中，通過控製電機運行頻率來控製流量的大小。其應（yīng）用的準（zhǔn）確度對企業產品的質量、原料的消耗以及經濟效益等有直接的影響。含油（yóu）汙水流量計作為液態原料的計量裝置，隨著微電子技術的發展而不斷（duàn）提高其計量準確度和應用範圍。而流量計計量是*其（qí）複雜的動態計量，其準確度（dù）會受很多因素影響，如：流（liú）體的導電（diàn）性、非軸（zhóu）對稱（chēng）、電（diàn）*襯裏附著物的（de）影響、電機運行的穩定性、含油汙水流量計（jì）安裝的位置、勵磁的技術、信號線的長度以及外界幹擾等。
含（hán）油汙水流量計在調試期間常會遇到一些故障，如顯示波動、精度下降、儀表損壞等，一經排除（chú），以後相同條件下不會（huì）再出現。究（jiū）其（qí）原因（yīn）主要有儀表本身元器件損壞引起故障、有選用不當、安裝不妥（tuǒ）、環境條件、流體特性等因素造成故障；在正常運行期間若出現故障（zhàng），則一（yī）般（bān）由（yóu）流（liú）量傳（chuán）感器內壁附著層、雷電打擊以及環境條件變化等因（yīn）素引（yǐn）起（qǐ）。日常工作中時刻注意這些故障，並很好地加以排除解決，含油（yóu）汙水流量計就能夠發揮它應有的作用（yòng）。本文在含油汙水流量計正（zhèng）常工（gōng）作的基礎上，利用其與工控機、變頻器及電機組（zǔ）成（chéng）自動控製係統，以模糊控製作為其核心控製算法來研究電機頻率變化時對應流量的變化關係，以達到提高準確控（kòng）製流量的目的。
2 含油（yóu）汙水流量計的靜態標定
含油汙水流量計在出廠時經過檢定，在實際運行中實時流量能同步的顯示在（zài）其表頭上，但（dàn）在自動供料係統中（zhōng）我們需要（yào）在工控機上也實時顯（xiǎn）示（shì）其流量，並以此進行調控（kòng），這就需要我們把含油汙水流量計本身的流量（liàng）信息及時地傳送（sòng）到工控機上。而含油汙水流量計的輸出信號為4—20 mA的（de）電流信號，工（gōng）控（kòng）機的采集卡（kǎ）隻能檢測0—10 V的電壓信號，故在含油汙水流量計的信號輸（shū）出端串接一個小於500 Q的電阻用以將（jiāng）電流信號（hào）轉換成電（diàn）壓信（xìn）號¨1供（gòng）采集卡采集。表1為含油汙水流量計信號輸出（chū）端串接一個200 Q電阻（zǔ）後，含油汙水流量計在電機運行於不同頻率時其本身測量的流量值和采集卡所采集的數（shù）值。由表1可知。含油汙水流量計的波動與采集（jí）卡所采集的數值有（yǒu）較好的一致性，滿足實際使（shǐ）用需求。
表1 含油汙水流量計的（de）波動與采集卡所采集的數值
3含油汙水流量計在自動配料係統（tǒng）中的應用
3．1 含油汙水流量計在自動配（pèi）料係統中的作（zuò）用
在自動配（pèi）料（liào）係統中（zhōng），液態原料的供給同（tóng）樣是按配（pèi）方的比例進行（háng）。我們希望在整個生產過程中流量（liàng）都（dōu）按一（yī）個常量進行供給，而實際中即使電機固定在某個固定（dìng）頻率（lǜ），其流量依然不是一個常（cháng）量，如圖l中記錄的為固定頻率（lǜ）下含油汙水（shuǐ）流量計的（de）測量值。如果人為的進行幹（gàn）預，其滯（zhì）後性（xìng）及精確度都得不到保證，這勢必影響產品的質量與生產的效率。而采用工控機根據含（hán）油汙（wū）水流量計的（de）實際流（liú）量進行實時的監控與調節，能讓流量穩定在很小的（de）範圍內，這無疑（yí）大大提高了自動供料（liào）係統的精（jīng）度與效率㈨。
圖1 固定頻率下含油汙水流量計的流量值
3．2流量的自動（dòng）控製及模糊控製思想
電（diàn）磁（cí）流鼉計實時（shí）地測量生（shēng）產過程中的液態原料供給，工（gōng）控機根（gēn）據其提供的信（xìn）號對變頻器的頻率進行調整從而實現流量的調節（jiē）。流量的（de）自動（dòng）控製不僅要達到規定時間內總量的供給，更（gèng）重要的是要保證生產過程中瞬時流量（liàng）的（de）配比需求。在生產過程中，含油汙水流量計計量的流量如圖2所示。
圖2含油（yóu）汙水流（liú）量計計（jì）量的流量
在工作時間r內我們期望含（hán）油汙水流（liú）量計測量的信號Y(t)為一常量，這（zhè）也是生產過程配方比（bǐ）例中所期望的，而由圖1中我們（men）知（zhī）道Y(t)受各種因素的影響而不停的波動（dòng）。在工作時間內對Y(t)積分可得到流量的累積￡：
實際生產中流量一直在（zài）某個區域（yù）內波動，且其動（dòng）態特性不易掌握（wò）。從上麵的理論中我們能（néng）夠讓誤（wù）差△￡盡可能（néng）的小，這樣距我們所需要的理論值％就越接近。而減小誤差需要我們把n取的盡可能大，也就是在（zài）生（shēng）產時間內劃分更多的（de）周期去（qù）調節流量（liàng）。當工控機（jī）根據含（hán）油汙水流量計傳送回來的信號發出調節變頻器工作頻率（lǜ）的指令後（hòu），電（diàn）機調整功率到含（hán）油汙水（shuǐ）流量計的實際測量為一個工作周期，我們知道（dào）從指令發送到實際測量值返回有一個較大的滯後，如果調節的周期時間小於流量計本身的一個工作周期，那麽顯然不可能達到減小誤差的（de）目的。利用模糊控製思想H。，在控製程序中我們把流量的波動區域劃分為±缸×Yo，Yo-t-O．3，Yo±0．5四個區域，其中缸（gāng）為可調節的誤差範圍（wéi），生產中我們取0．015，流量區域劃分的單位均為t／h。針對不同的區域采取不同的調整方案。具體流程如圖3所（suǒ）示（shì）。圖中（zhōng）變量Rel表示實際測量的流量，變量Idea表示理論流量。
4試驗結果分析（xī）
模糊控製對數學模型難以獲取、動態特性不易掌握等控製對像有較理想（xiǎng）的控製效果，在其模糊法則和決策中幹（gàn）擾和參數（shù）變化對控（kòng）製效果的影響被大大減（jiǎn）弱。含油汙水流（liú）量計信（xìn）號在進入工控之前采用均值濾波以及中（zhōng）值濾波（bō）後才交（jiāo）給控製算法處（chù）理，盡量降低幹擾帶來的波動。采取不同的調節周期對實時的（de）控（kòng）製也很大，周期太短對流量的調（diào）節太頻繁，這樣容易導（dǎo）致流（liú）量的波動劇烈，若調節周期過長則容易導致累積誤差大。經過反複實驗*後我們采取以周期為10 s，以上麵劃分的四個區域（yù）來減小流量波動（dòng）帶來的誤差，其中當流量波動超過0．5 t／h時，采取周期為20 s、頻率4-1 Hz的調節方法，這樣能夠更好避（bì）整個生產過程中其誤差控製在0．15％以內（nèi）。如圖4所示為采取周期為10 S的調（diào）節，在波動較大時采用20 S的（de）調節；圖5所示為取周（zhōu）期為5 s的調節，在波動較大時采用10 s的調節。
模糊控製的基本思想是利用計算機來實現人的控製經驗，任何工業（yè）過（guò）程都比較容易得到其（qí）定性認識，而由此出發就比較（jiào）容（róng）易建立（lì）語言控製規則。在自動配料係統中我們應用其（qí）對含油汙水流量計的控製雖（suī）然取得（dé）了較理想的結果，不僅在工作時間內（nèi）以總量的（de）控製準確同時保證了在生產過程中按產品配方比例的控製（zhì）。但如何獲得模糊規則及隸（lì）屬函數（shù），這在目前完全憑經驗來進行，以及如何保證模糊係統的穩定性這些都是需要我們（men）繼續研究並且提高。
含油汙水流量計是根據法拉*電（diàn）磁感應定律製成，用來測量導電液體體積（jī）流量的儀表。目前已廣泛地被應用（yòng）於工業（yè）過程?中各種導電液體的流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質；各種漿液流量測量，形成了獨特的應用（yòng）領域。在自動配料係統（tǒng）中，通過控製電機運行頻率來控製流量的大小。其應（yīng）用的準（zhǔn）確度對企業產品的質量、原料的消耗以及經濟效益等有直接的影響。含油（yóu）汙水流量計作為液態原料的計量裝置，隨著微電子技術的發展而不斷（duàn）提高其計量準確度和應用範圍。而流量計計量是*其（qí）複雜的動態計量，其準確度（dù）會受很多因素影響，如：流（liú）體的導電（diàn）性、非軸（zhóu）對稱（chēng）、電（diàn）*襯裏附著物的（de）影響、電機運行的穩定性、含油汙水流量計（jì）安裝的位置、勵磁的技術、信號線的長度以及外界幹擾等。
含（hán）油汙水流量計在調試期間常會遇到一些故障，如顯示波動、精度下降、儀表損壞等，一經排除（chú），以後相同條件下不會（huì）再出現。究（jiū）其（qí）原因（yīn）主要有儀表本身元器件損壞引起故障、有選用不當、安裝不妥（tuǒ）、環境條件、流體特性等因素造成故障；在正常運行期間若出現故障（zhàng），則一（yī）般（bān）由（yóu）流（liú）量傳（chuán）感器內壁附著層、雷電打擊以及環境條件變化等因（yīn）素引（yǐn）起（qǐ）。日常工作中時刻注意這些故障，並很好地加以排除解決，含油（yóu）汙水流量計就能夠發揮它應有的作用（yòng）。本文在含油汙水流量計正（zhèng）常工（gōng）作的基礎上，利用其與工控機、變頻器及電機組（zǔ）成（chéng）自動控製係統，以模糊控製作為其核心控製算法來研究電機頻率變化時對應流量的變化關係，以達到提高準確控（kòng）製流量的目的。
2 含油（yóu）汙水流量計的靜態標定
含油汙水流量計在出廠時經過檢定，在實際運行中實時流量能同步的顯示在（zài）其表頭上，但（dàn）在自動供料係統中（zhōng）我們需要（yào）在工控機上也實時顯（xiǎn）示（shì）其流量，並以此進行調控（kòng），這就需要我們把含油汙水流量計本身的流量（liàng）信息及時地傳送（sòng）到工控機上。而含油汙水流量計的輸出信號為4—20 mA的（de）電流信號，工（gōng）控（kòng）機的采集卡（kǎ）隻能檢測0—10 V的電壓信號，故在含油汙水流量計的信號輸（shū）出端串接一個小於500 Q的電阻用以將（jiāng）電流信號（hào）轉換成電（diàn）壓信（xìn）號¨1供（gòng）采集卡采集。表1為含油汙水流量計信號輸出（chū）端串接一個200 Q電阻（zǔ）後，含油汙水流量計在電機運行於不同頻率時其本身測量的流量值和采集卡所采集的數（shù）值。由表1可知。含油汙水流量計的波動與采集（jí）卡所采集的數值有（yǒu）較好的一致性，滿足實際使（shǐ）用需求。
表1 含油汙水流量計的（de）波動與采集卡所采集的數值
3含油汙水流量計在自動配料係統（tǒng）中的應用
3．1 含油汙水流量計在自動配（pèi）料係統中的作（zuò）用
在自動配（pèi）料（liào）係統中（zhōng），液態原料的供給同（tóng）樣是按配（pèi）方的比例進行（háng）。我們希望在整個生產過程中流量（liàng）都（dōu）按一（yī）個常量進行供給，而實際中即使電機固定在某個固定（dìng）頻率（lǜ），其流量依然不是一個常（cháng）量，如圖l中記錄的為固定頻率（lǜ）下含油汙水（shuǐ）流量計的（de）測量值。如果人為的進行幹（gàn）預，其滯（zhì）後性（xìng）及精確度都得不到保證，這勢必影響產品的質量與生產的效率。而采用工控機根據含（hán）油汙（wū）水流量計的（de）實際流（liú）量進行實時的監控與調節，能讓流量穩定在很小的（de）範圍內，這無疑（yí）大大提高了自動供料（liào）係統的精（jīng）度與效率㈨。
圖1 固定頻率下含油汙水流量計的流量值
3．2流量的自動（dòng）控製及模糊控製思想
電（diàn）磁（cí）流鼉計實時（shí）地測量生（shēng）產過程中的液態原料供給，工（gōng）控機根（gēn）據其提供的信（xìn）號對變頻器的頻率進行調整從而實現流量的調節（jiē）。流量的（de）自動（dòng）控製不僅要達到規定時間內總量的供給，更（gèng）重要的是要保證生產過程中瞬時流量（liàng）的（de）配比需求。在生產過程中，含油汙水流量計計量的流量如圖2所示。
圖2含油（yóu）汙水流（liú）量計計（jì）量的流量
在工作時間r內我們期望含（hán）油汙水流（liú）量計測量的信號Y(t)為一常量，這（zhè）也是生產過程配方比（bǐ）例中所期望的，而由圖1中我們（men）知（zhī）道Y(t)受各種因素的影響而不停的波動（dòng）。在工作時間內對Y(t)積分可得到流量的累積￡：
實際生產中流量一直在（zài）某個區域（yù）內波動，且其動（dòng）態特性不易掌握（wò）。從上麵的理論中我們能（néng）夠讓誤（wù）差△￡盡可能（néng）的小，這樣距我們所需要的理論值％就越接近。而減小誤差需要我們把n取的盡可能大，也就是在（zài）生（shēng）產時間內劃分更多的（de）周期去（qù）調節流量（liàng）。當工控機（jī）根據含（hán）油汙水流量計傳送回來的信號發出調節變頻器工作頻率（lǜ）的指令後（hòu），電（diàn）機調整功率到含（hán）油汙水（shuǐ）流量計的實際測量為一個工作周期，我們知道（dào）從指令發送到實際測量值返回有一個較大的滯後，如果調節的周期時間小於流量計本身的一個工作周期，那麽顯然不可能達到減小誤差的（de）目的。利用模糊控製思想H。，在控製程序中我們把流量的波動區域劃分為±缸×Yo，Yo-t-O．3，Yo±0．5四個區域，其中缸（gāng）為可調節的誤差範圍（wéi），生產中我們取0．015，流量區域劃分的單位均為t／h。針對不同的區域采取不同的調整方案。具體流程如圖3所（suǒ）示（shì）。圖中（zhōng）變量Rel表示實際測量的流量，變量Idea表示理論流量。
4試驗結果分析（xī）
模糊控製對數學模型難以獲取、動態特性不易掌握等控製對像有較理想（xiǎng）的控製效果，在其模糊法則和決策中幹（gàn）擾和參數（shù）變化對控（kòng）製效果的影響被大大減（jiǎn）弱。含油汙水流（liú）量計信（xìn）號在進入工控之前采用均值濾波以及中（zhōng）值濾波（bō）後才交（jiāo）給控製算法處（chù）理，盡量降低幹擾帶來的波動。采取不同的調節周期對實時的（de）控（kòng）製也很大，周期太短對流量的調（diào）節太頻繁，這樣容易導（dǎo）致流（liú）量的波動劇烈，若調節周期過長則容易導致累積誤差大。經過反複實驗*後我們采取以周期為10 s，以上麵劃分的四個區域（yù）來減小流量波動（dòng）帶來的誤差，其中當流量波動超過0．5 t／h時，采取周期為20 s、頻率4-1 Hz的調節方法，這樣能夠更好避（bì）整個生產過程中其誤差控製在0．15％以內（nèi）。如圖4所示為采取周期為10 S的調（diào）節，在波動較大時采用20 S的（de）調節；圖5所示為取周（zhōu）期為5 s的調節，在波動較大時采用10 s的調節。
模糊控製的基本思想是利用計算機來實現人的控製經驗，任何工業（yè）過（guò）程都比較容易得到其（qí）定性認識，而由此出發就比較（jiào）容（róng）易建立（lì）語言控製規則。在自動配料係統中我們應用其（qí）對含油汙水流量計的控製雖（suī）然取得（dé）了較理想的結果，不僅在工作時間內（nèi）以總量的（de）控製準確同時保證了在生產過程中按產品配方比例的控製（zhì）。但如何獲得模糊規則及隸（lì）屬函數（shù），這在目前完全憑經驗來進行，以及如何保證模糊係統的穩定性這些都是需要我們（men）繼續研究並且提高。