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汙水流量用流量計在（zài）自動配料係統中應用的結果分析
點擊次（cì）數：1959 發布時間：2020-12-24 07:18:30
在自動配料係統中，目前應（yīng）用較多流量計就（jiù）是汙水流量用流量計和渦輪流量計，汙水（shuǐ）流量用流量計因為測量管體中無阻（zǔ）流件，更加適合於流體介（jiè）的自動定量配料。據本公司的客戶案（àn）例統（tǒng）計，渦輪流量計用於半自動化的定量控製中更多一點（diǎn）。本文探計的是汙水流量用流量計在自動（dòng）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（sòng）以（yǐ）及供給計量通常都需要在生產過程中安裝汙水流量用流（liú）量計以實現精確計量和（hé）控製的目的。如何實現自動化配料供給的功能，*先需要通過高清電影標定（dìng）汙（wū）水流量用（yòng）流量計的（de）測量精度，再通過大量的的試驗數據的統計得到一（yī）個較為理想（xiǎng）的（de）線性關係，同進找出電機（jī）頻率與流量之間的波動聯係（xì），以此建立一個數據關係模型。再利用動態模（mó）糊控製作為其（qí）核心控製算（suàn）法，準確地控製液態（tài）原料的供給。
汙水流量用流量計是根據（jù）法拉*電磁感應定（dìng）律製成，用來測量導（dǎo）電（diàn）液（yè）體體積流（liú）量的儀表。目前（qián）已廣泛地被（bèi）應用於工業過程?中各種導電液體（tǐ）的流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐（fǔ）蝕性介質；各種漿液（yè）流量測量，形成了獨特的應用領域。在（zài）自動配料係統中（zhōng），通過控製電機運行頻率來控（kòng）製流量的大小（xiǎo）。其應用的準（zhǔn）確度（dù）對企業產品的（de）質量、原料的消耗以及經濟效益等有直接的影響（xiǎng）。汙水流量用流量計作為（wéi）液態原料的計量裝置，隨著微電子（zǐ）技術的發展（zhǎn）而不斷提高其計量準確度和（hé）應用範圍（wéi）。而流量計計量（liàng）是*其（qí）複雜（zá）的動（dòng）態計量（liàng），其準確度會受很多因素影響，如：流體的（de）導電性、非軸對稱、電*襯裏附著（zhe）物的影響、電機運行的穩定性、汙水流量用流量計安裝的位置、勵（lì）磁的技（jì）術、信號線（xiàn）的長度以及外界幹擾（rǎo）等。
汙水（shuǐ）流量用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（yí）表損壞等，一經排除，以後相同（tóng）條件（jiàn）下不會再（zài）出現。究其原因主要有儀表（biǎo）本身元器件損壞引起故障、有選用不當、安裝不（bú）妥、環境條件、流體特性等因（yīn）素造成故障；在正常運行期間若出現故障，則一般由流量傳（chuán）感器內壁附著層、雷電（diàn）打擊以及環境條件變化等因素引起。日常（cháng）工作（zuò）中時刻（kè）注意這些故障（zhàng），並很好地加以排（pái）除解決，汙水流量（liàng）用流量計就能夠發揮它應有的作用。本文（wén）在汙水流量用流量計正常工作的基礎上，利用其與工控機、變頻（pín）器及電機組成自（zì）動控製係統，以模糊控製作為其核心控製算法來（lái）研究電機頻率（lǜ）變化（huà）時對應流量的變化關（guān）係，以達到提高準確控製流量的目的（de）。
2 汙水流量用流量（liàng）計的靜態標定
汙水流量用（yòng）流量計在出廠時經過檢定，在實際運行中實時（shí）流量能同步的（de）顯示（shì）在其表頭（tóu）上（shàng），但在自動供料係統中我們需要在工控機上也實時顯示其流量（liàng），並以此進行（háng）調控，這就（jiù）需要我們把汙水流量用流量計本身的流量信息及時地傳送到（dào）工控機上。而汙水流量（liàng）用流量計（jì）的輸出信號為4—20 mA的電流信號，工（gōng）控機（jī）的采集卡隻能檢測0—10 V的電壓（yā）信（xìn）號，故在汙水流量用流量（liàng）計的信號輸（shū）出端串接一個小（xiǎo）於（yú）500 Q的電阻用以將電流信號轉換成電壓信號（hào）¨1供采集（jí）卡采集。表1為汙（wū）水流量用流量計信號輸出端串接一個200 Q電阻後，汙水流（liú）量用流量計在電機（jī）運（yùn）行於不同頻（pín）率時其本身測量的流量值（zhí）和采集卡所采（cǎi）集（jí）的數值（zhí）。由表1可知。汙水流量用流量計的波動與采集卡所采集（jí）的數值有較好的一致性，滿足實際使用需求。
表1 汙水流量用流量計的波（bō）動與采集卡所采集的數值
3汙水（shuǐ）流量用流量計在自動配料係統中的應用
3．1 汙水流量用流量計在自動配料係（xì）統中的作用
在自動配料係統（tǒng）中，液態原料的供給同樣是按配方的比例進行。我們希望在整個生產過程（chéng）中流（liú）量都按一個常量進行供給，而實際中即使電機固定在某個固定頻（pín）率，其流量依然（rán）不是一個常量，如圖l中記錄的為固定頻率下汙水流量用流量計的（de）測量值。如果人為（wéi）的進行幹預，其滯後性及精（jīng）確度都得不到保證，這勢必影響產（chǎn）品的質量與生產的效率。而采用工控機根據汙水流量用流量計的實際流量（liàng）進行實時的監控與調（diào）節，能讓流量穩定在很小的範（fàn）圍內，這無疑大大提高了自動供料係（xì）統的精度與效率㈨。
圖1 固定頻率下汙水流量用（yòng）流量計的流量值
3．2流量的自動控製（zhì）及模糊控製思想
電磁流鼉計（jì）實時地測量生產過程中（zhōng）的液態原料供給，工控機根據其提供的信號對（duì）變（biàn）頻器的頻率進行調（diào）整從而實現流量的調節。流量的自動控製不僅（jǐn）要達到規定時間內總（zǒng）量的供給，更重要的是要保證生產過程中瞬（shùn）時流量的配比需求。在生產過程中（zhōng），汙（wū）水流量用流量計（jì）計量的流量如圖（tú）2所（suǒ）示。
圖2汙水流量用流量計計量的流量
在工作時間r內我們期望汙水流（liú）量用流量計測（cè）量的信號Y(t)為一常量，這也是生產過程配（pèi）方比例中所期望的，而由圖1中我們知道Y(t)受各（gè）種因（yīn）素的影響而不停的波動。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某個區域內波動，且其動態特性不易掌（zhǎng）握。從上麵的理論（lùn）中（zhōng）我們（men）能夠讓誤差△￡盡可能的小（xiǎo），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（men）把n取的盡可能大，也就是在生產時間內（nèi）劃分更多的（de）周期去（qù）調節流量。當工控機根據汙水流量用流量計傳（chuán）送（sòng）回來的信號發出（chū）調節變頻器（qì）工作（zuò）頻率的指令後，電機調整（zhěng）功率到汙水流（liú）量用流量計的實際測量為一個工作周期，我（wǒ）們知道（dào）從指令發送到實際測（cè）量值（zhí）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（yī）個工作周期，那麽顯然（rán）不可能達到減小誤差的目的。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（gè）區域，其中缸為可調節的誤差範圍，生產中（zhōng）我們（men）取0．015，流量區域劃分的單（dān）位均為t／h。針對不同的區域采（cǎi）取不同的調整方（fāng）案。具體流程如圖3所示。圖中變量Rel表示實際測量的流量，變量Idea表示理論流（liú）量。
4試驗結（jié）果分析
模糊控製對數學模型難以獲取、動（dòng）態特性不易掌握等控製對像有較理想的控製效果，在其模糊法（fǎ）則和決策中幹擾和參數變（biàn）化對（duì）控製效果的影（yǐng）響被大（dà）大減（jiǎn）弱。汙水流量用流量計信（xìn）號在進入工控之前采用均值濾波以及中值（zhí）濾波後才交給控製算法處理，盡量降低幹擾帶來的波（bō）動。采取（qǔ）不同的調節周（zhōu）期對實時的控製也很大，周期太短對流（liú）量的調節（jiē）太頻繁，這樣容易導致流量的波動劇烈，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（wǒ）們采取以周期（qī）為10 s，以上麵劃分的四個區域來減（jiǎn）小流量波動帶來（lái）的誤差，其中當流量波動超（chāo）過0．5 t／h時，采取周期為20 s、頻（pín）率4-1 Hz的調節方法，這樣能夠更好避整個（gè）生產過程中其誤（wù）差控製在0．15％以內。如圖4所（suǒ）示為采取周期為10 S的調節，在波動較大時采用20 S的調節（jiē）；圖5所示為取周期為5 s的調節，在波動較大時采用10 s的（de）調節。
模糊控（kòng）製的基本思想是利（lì）用計算機來實現人的控製經驗，任何工業過程都比較容易得到其定性認識，而由（yóu）此出發就比較（jiào）容（róng）易建立語言控製規則。在（zài）自動配料係統中我們應（yīng）用其（qí）對汙（wū）水流量用（yòng）流量計的控製雖然取得了較（jiào）理想的結果，不僅在工作時間（jiān）內以總量的控製準（zhǔn）確同（tóng）時保證了在生產過程中按（àn）產品配方比例的（de）控製。但如何獲得模糊規則及隸屬函（hán）數，這在目前（qián）完（wán）全憑（píng）經驗來進行，以及如何（hé）保證模糊係統的（de）穩定性這些都（dōu）是需要我們繼續（xù）研（yán）究並且提高。
汙水流量用流量計是根據（jù）法拉*電磁感應定（dìng）律製成，用來測量導（dǎo）電（diàn）液（yè）體體積流（liú）量的儀表。目前（qián）已廣泛地被（bèi）應用於工業過程?中各種導電液體（tǐ）的流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐（fǔ）蝕性介質；各種漿液（yè）流量測量，形成了獨特的應用領域。在（zài）自動配料係統中（zhōng），通過控製電機運行頻率來控（kòng）製流量的大小（xiǎo）。其應用的準（zhǔn）確度（dù）對企業產品的（de）質量、原料的消耗以及經濟效益等有直接的影響（xiǎng）。汙水流量用流量計作為（wéi）液態原料的計量裝置，隨著微電子（zǐ）技術的發展（zhǎn）而不斷提高其計量準確度和（hé）應用範圍（wéi）。而流量計計量（liàng）是*其（qí）複雜（zá）的動（dòng）態計量（liàng），其準確度會受很多因素影響，如：流體的（de）導電性、非軸對稱、電*襯裏附著（zhe）物的影響、電機運行的穩定性、汙水流量用流量計安裝的位置、勵（lì）磁的技（jì）術、信號線（xiàn）的長度以及外界幹擾（rǎo）等。
汙水（shuǐ）流量用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（yí）表損壞等，一經排除，以後相同（tóng）條件（jiàn）下不會再（zài）出現。究其原因主要有儀表（biǎo）本身元器件損壞引起故障、有選用不當、安裝不（bú）妥、環境條件、流體特性等因（yīn）素造成故障；在正常運行期間若出現故障，則一般由流量傳（chuán）感器內壁附著層、雷電（diàn）打擊以及環境條件變化等因素引起。日常（cháng）工作（zuò）中時刻（kè）注意這些故障（zhàng），並很好地加以排（pái）除解決，汙水流量（liàng）用流量計就能夠發揮它應有的作用。本文（wén）在汙水流量用流量計正常工作的基礎上，利用其與工控機、變頻（pín）器及電機組成自（zì）動控製係統，以模糊控製作為其核心控製算法來（lái）研究電機頻率（lǜ）變化（huà）時對應流量的變化關（guān）係，以達到提高準確控製流量的目的（de）。
2 汙水流量用流量（liàng）計的靜態標定
汙水流量用（yòng）流量計在出廠時經過檢定，在實際運行中實時（shí）流量能同步的（de）顯示（shì）在其表頭（tóu）上（shàng），但在自動供料係統中我們需要在工控機上也實時顯示其流量（liàng），並以此進行（háng）調控，這就（jiù）需要我們把汙水流量用流量計本身的流量信息及時地傳送到（dào）工控機上。而汙水流量（liàng）用流量計（jì）的輸出信號為4—20 mA的電流信號，工（gōng）控機（jī）的采集卡隻能檢測0—10 V的電壓（yā）信（xìn）號，故在汙水流量用流量（liàng）計的信號輸（shū）出端串接一個小（xiǎo）於（yú）500 Q的電阻用以將電流信號轉換成電壓信號（hào）¨1供采集（jí）卡采集。表1為汙（wū）水流量用流量計信號輸出端串接一個200 Q電阻後，汙水流（liú）量用流量計在電機（jī）運（yùn）行於不同頻（pín）率時其本身測量的流量值（zhí）和采集卡所采（cǎi）集（jí）的數值（zhí）。由表1可知。汙水流量用流量計的波動與采集卡所采集（jí）的數值有較好的一致性，滿足實際使用需求。
表1 汙水流量用流量計的波（bō）動與采集卡所采集的數值
3汙水（shuǐ）流量用流量計在自動配料係統中的應用
3．1 汙水流量用流量計在自動配料係（xì）統中的作用
在自動配料係統（tǒng）中，液態原料的供給同樣是按配方的比例進行。我們希望在整個生產過程（chéng）中流（liú）量都按一個常量進行供給，而實際中即使電機固定在某個固定頻（pín）率，其流量依然（rán）不是一個常量，如圖l中記錄的為固定頻率下汙水流量用流量計的（de）測量值。如果人為（wéi）的進行幹預，其滯後性及精（jīng）確度都得不到保證，這勢必影響產（chǎn）品的質量與生產的效率。而采用工控機根據汙水流量用流量計的實際流量（liàng）進行實時的監控與調（diào）節，能讓流量穩定在很小的範（fàn）圍內，這無疑大大提高了自動供料係（xì）統的精度與效率㈨。
圖1 固定頻率下汙水流量用（yòng）流量計的流量值
3．2流量的自動控製（zhì）及模糊控製思想
電磁流鼉計（jì）實時地測量生產過程中（zhōng）的液態原料供給，工控機根據其提供的信號對（duì）變（biàn）頻器的頻率進行調（diào）整從而實現流量的調節。流量的自動控製不僅（jǐn）要達到規定時間內總（zǒng）量的供給，更重要的是要保證生產過程中瞬（shùn）時流量的配比需求。在生產過程中（zhōng），汙（wū）水流量用流量計（jì）計量的流量如圖（tú）2所（suǒ）示。
圖2汙水流量用流量計計量的流量
在工作時間r內我們期望汙水流（liú）量用流量計測（cè）量的信號Y(t)為一常量，這也是生產過程配（pèi）方比例中所期望的，而由圖1中我們知道Y(t)受各（gè）種因（yīn）素的影響而不停的波動。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某個區域內波動，且其動態特性不易掌（zhǎng）握。從上麵的理論（lùn）中（zhōng）我們（men）能夠讓誤差△￡盡可能的小（xiǎo），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（men）把n取的盡可能大，也就是在生產時間內（nèi）劃分更多的（de）周期去（qù）調節流量。當工控機根據汙水流量用流量計傳（chuán）送（sòng）回來的信號發出（chū）調節變頻器（qì）工作（zuò）頻率的指令後，電機調整（zhěng）功率到汙水流（liú）量用流量計的實際測量為一個工作周期，我（wǒ）們知道（dào）從指令發送到實際測（cè）量值（zhí）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（yī）個工作周期，那麽顯然（rán）不可能達到減小誤差的目的。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（gè）區域，其中缸為可調節的誤差範圍，生產中（zhōng）我們（men）取0．015，流量區域劃分的單（dān）位均為t／h。針對不同的區域采（cǎi）取不同的調整方（fāng）案。具體流程如圖3所示。圖中變量Rel表示實際測量的流量，變量Idea表示理論流（liú）量。
4試驗結（jié）果分析
模糊控製對數學模型難以獲取、動（dòng）態特性不易掌握等控製對像有較理想的控製效果，在其模糊法（fǎ）則和決策中幹擾和參數變（biàn）化對（duì）控製效果的影（yǐng）響被大（dà）大減（jiǎn）弱。汙水流量用流量計信（xìn）號在進入工控之前采用均值濾波以及中值（zhí）濾波後才交給控製算法處理，盡量降低幹擾帶來的波（bō）動。采取（qǔ）不同的調節周（zhōu）期對實時的控製也很大，周期太短對流（liú）量的調節（jiē）太頻繁，這樣容易導致流量的波動劇烈，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（wǒ）們采取以周期（qī）為10 s，以上麵劃分的四個區域來減（jiǎn）小流量波動帶來（lái）的誤差，其中當流量波動超（chāo）過0．5 t／h時，采取周期為20 s、頻（pín）率4-1 Hz的調節方法，這樣能夠更好避整個（gè）生產過程中其誤（wù）差控製在0．15％以內。如圖4所（suǒ）示為采取周期為10 S的調節，在波動較大時采用20 S的調節（jiē）；圖5所示為取周期為5 s的調節，在波動較大時采用10 s的（de）調節。
模糊控（kòng）製的基本思想是利（lì）用計算機來實現人的控製經驗，任何工業過程都比較容易得到其定性認識，而由（yóu）此出發就比較（jiào）容（róng）易建立語言控製規則。在（zài）自動配料係統中我們應（yīng）用其（qí）對汙（wū）水流量用（yòng）流量計的控製雖然取得了較（jiào）理想的結果，不僅在工作時間（jiān）內以總量的控製準（zhǔn）確同（tóng）時保證了在生產過程中按（àn）產品配方比例的（de）控製。但如何獲得模糊規則及隸屬函（hán）數，這在目前（qián）完（wán）全憑（píng）經驗來進行，以及如何（hé）保證模糊係統的（de）穩定性這些都（dōu）是需要我們繼續（xù）研（yán）究並且提高。