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淺析電磁流量計在自動配料控制系統中的應用
發表時間：2018-06-20 點擊次數：534
技術撑持：1560-1403-222
1 序文
在自動配料系統中，而今應用多流量計便是 電磁流量計 和渦輪流量計，電磁流量計因為測量管體中無阻流件，更加適合于流體介的自動定量配料。據本公司的客戶案例統計，渦輪流量計用于半自動化的定量控制中多一點。本文探計的是電磁流量計在自動化配料控制系統中的應用。液體介質的材料的運輸傳送以及供給計量都须要在生產過程中安裝電磁流量計以實現精確計量和控制的目的。怎么實現自動化配料供給的功能，*必要通過高清電影標定電磁流量計的測量精度，再通過多量的的試驗數據的統計得到一個為愿望的線性關系，同進找出電機頻率與流量之間的波動聯系，以此成立一個數據關系模子。利用動態模糊控制作為其核心控制算法，準確的控制液態材料的供給。
電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律制成，用來測量導電液體體積流量的儀表。此刻廣泛地被應用于工業過程？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，变成了獨特的應用領域。在自動配料系統中，通過控制電機運行頻率來控制流量的大小。其應用的準確度對企業產品的質量、资料的消耗以及經濟效益等有直接的影響。電磁流量計作為液態资料的計量裝置，隨著微電子技術的發展而不斷提高其計量準確度和應用范圍。而流量計計量是極其復雜的動態計量，其準確度會受良多因素影響，如：流體的導電性、非軸對稱、電極襯里附著物的影響、電機運行的穩定性、電磁流量計安裝的地点、勵磁的技術、信號線的長度以及外界干擾等。
電磁流量計在調試期間常會遇到少许故障，如顯示波動、精度下落、儀表損壞等，排除，以来條件下不會出現。究其原因主要有儀表自身元器件損壞引起故障、有選用不當、安裝不当、環境條件、流體特性等身分酿成故障；在運行期間若出現故障，則一般由流量傳感器內壁附著層、雷電打擊以及環境條件變化等成分引起。工作中時刻注意這些故障，并很好的加以袪除解決，電磁流量計能夠發揮它應有的作用。本文在電磁流量計正常工作的基礎上，运用其與工控機、變頻器及電機組成自動控制系統，以模糊控制作為其核心控制算法來查究電機頻率變化時對應流量的變化關系，以達到提高準確控制流量的目的。
2 電磁流量計的靜態標定
電磁流量計在出廠時經過檢定，在實際運行中流量能的顯示在其表頭上，但在自動供料系統中我們需要在工控機上也顯示其流量，并以此進行調控，這须要我們把電磁流量計本身的流量信息及時的傳送到工控機上。而電磁流量計的輸出信號為4—20 mA的電流信號，工控機的采集卡只能檢測0—10 V的電壓信號，故在電磁流量計的信號輸出端串接一個小于500 Q的電阻用以將電流信號轉換成電壓信號¨1供采集卡采撷。表1為電磁流量計信號輸出端串接一個200 Q電阻后，電磁流量計在電機運行于不同頻率時其本身測量的流量值和采集卡所采撷的數值。由表一可知。電磁流量計的波動與采集卡所搜聚的數值有較好的一致性，滿足實際使用需求。
表1 電磁流量計的波動與采集卡所采撷的數值
3電磁流量計在自動配料系統中的應用
3．1 電磁流量計在自動配料系統中的功用
在自動配料系統中，液態质料的供給同樣是按配方的比例進行。我們但愿在整個生產過程中流量按一個常量進行供給，而實際中即使電機固定在某個頻率，其流量依然不是一個常量，如圖l中記錄的為固定頻率下電磁流量計的測量值。假如人為的進行干預，其滯后性及精確度得不到保證，這影響產品的質量與生產的效率。而选取工控機根據電磁流量計的實際流量進行的監控與調節，能讓流量穩定在很小的范圍內，這大大提高了自動供料系統的精度與效率㈨。
圖1 固定頻率下電磁流量計的流量值
3．2流量的自動控制及模糊控制思想
電磁流鼉計實時的測量生產過程中的液態质料供給，工控機根據其供应的信號對變頻器的頻率進行調整從而實現流量的調節。流量的自動控制不僅要達到規定時間內總量的供給，重要的是要保證生產過程中瞬時流量的配比需求。在生產過程中，電磁流量計計量的流量如圖二所示。
圖2電磁流量計計量的流量
在工作時間r內我們期望電磁流量計測量的信號Y「t」為一常量，這是生產過程配方比例中所祈望的，而由圖一中我們明白Y「t」受各種成分的影響而不竭的波動。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，且其動態特征不易掌握。從上面的理論中我們能夠讓誤差△￡盡不妨的小，這樣距我們所必要的理論值％就越靠近。而減小誤差须要我們把n取的盡不妨大，也就是在生產時間內劃分更多的周期調節流量。當工控機根據電磁流量計傳送回來的信號發出調節變頻器工作頻率的指令后，電機調整功率到 電磁流量計 的實際測量為一個工作周期，我們知道從指令發送到實際測量值返回有一個較大的滯后，假如調節的周期時間小于流量計自己的一個工作周期，那么不可能達到減小誤差的目的。利用模糊控制思想H。，在控制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，个中缸為可調節的誤差范圍，生產中我們取0．015，流量區域劃分的單位為t／h。針對差别的區域拔取分别的調整方案。具體流程如圖三所示。圖中變量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
模糊控制對數學模型難以獲取、動態特点不易掌握等控制對像有較志向的控制效果，在其法則和決策中干擾和參數變化對控制成果的影響被大大減弱。電磁流量計信號在進入工控之前采取均值濾波以及中值濾波后交給控制算法處理，盡量降低干擾帶來的波動。拔取差异的調節周期對的控制很大，周期太短對流量的調節頻繁，這樣導致流量的波動劇烈，若調節周期過長便利導致累積誤差大。經過反復實驗后我們选拔以周期為10 s，以上面劃分的四個區域來減小流量波動帶來的誤差，其中當流量波動超過0．5 t／h時，选择周期為20 s、頻率4-1 Hz的調節办法，這樣能夠避整個生產過程中其誤差控制在0．15％以內。如圖四所示為选拔周期為10 S的調節，在波動較大時选拔20 S的調節；圖5所示為取周期為5 s的調節，在波動較大時选取10 s的調節。
模糊控制的基本思想是运用計算機來實現人的控制經驗，任何工業過程比較方便得到其定性認識，而由此出發就方便创建語言控制規則。在自動配料系統中我們應用其對電磁流量計的控制雖然博得了志向的結果，不僅在工作時間內以總量的控制準確同時保證了在生產過程中按產品配方比例的控制。但若何獲得暧昧規則及隸屬函數，這在目前完全憑經驗來進行，以及若何保證暧昧系統的穩定性這些是需要我們繼續考究而且提高。
上一條：降低電磁流量計的外部電磁干擾及如何進行流量計的電磁兼容性分析
下一條：用于冷凝器液位測量的山猫直播工作原理及常見故障分析
在自動配料系統中，而今應用多流量計便是 電磁流量計 和渦輪流量計，電磁流量計因為測量管體中無阻流件，更加適合于流體介的自動定量配料。據本公司的客戶案例統計，渦輪流量計用于半自動化的定量控制中多一點。本文探計的是電磁流量計在自動化配料控制系統中的應用。液體介質的材料的運輸傳送以及供給計量都须要在生產過程中安裝電磁流量計以實現精確計量和控制的目的。怎么實現自動化配料供給的功能，*必要通過高清電影標定電磁流量計的測量精度，再通過多量的的試驗數據的統計得到一個為愿望的線性關系，同進找出電機頻率與流量之間的波動聯系，以此成立一個數據關系模子。利用動態模糊控制作為其核心控制算法，準確的控制液態材料的供給。
電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律制成，用來測量導電液體體積流量的儀表。此刻廣泛地被應用于工業過程？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，变成了獨特的應用領域。在自動配料系統中，通過控制電機運行頻率來控制流量的大小。其應用的準確度對企業產品的質量、资料的消耗以及經濟效益等有直接的影響。電磁流量計作為液態资料的計量裝置，隨著微電子技術的發展而不斷提高其計量準確度和應用范圍。而流量計計量是極其復雜的動態計量，其準確度會受良多因素影響，如：流體的導電性、非軸對稱、電極襯里附著物的影響、電機運行的穩定性、電磁流量計安裝的地点、勵磁的技術、信號線的長度以及外界干擾等。
電磁流量計在調試期間常會遇到少许故障，如顯示波動、精度下落、儀表損壞等，排除，以来條件下不會出現。究其原因主要有儀表自身元器件損壞引起故障、有選用不當、安裝不当、環境條件、流體特性等身分酿成故障；在運行期間若出現故障，則一般由流量傳感器內壁附著層、雷電打擊以及環境條件變化等成分引起。工作中時刻注意這些故障，并很好的加以袪除解決，電磁流量計能夠發揮它應有的作用。本文在電磁流量計正常工作的基礎上，运用其與工控機、變頻器及電機組成自動控制系統，以模糊控制作為其核心控制算法來查究電機頻率變化時對應流量的變化關系，以達到提高準確控制流量的目的。
2 電磁流量計的靜態標定
電磁流量計在出廠時經過檢定，在實際運行中流量能的顯示在其表頭上，但在自動供料系統中我們需要在工控機上也顯示其流量，并以此進行調控，這须要我們把電磁流量計本身的流量信息及時的傳送到工控機上。而電磁流量計的輸出信號為4—20 mA的電流信號，工控機的采集卡只能檢測0—10 V的電壓信號，故在電磁流量計的信號輸出端串接一個小于500 Q的電阻用以將電流信號轉換成電壓信號¨1供采集卡采撷。表1為電磁流量計信號輸出端串接一個200 Q電阻后，電磁流量計在電機運行于不同頻率時其本身測量的流量值和采集卡所采撷的數值。由表一可知。電磁流量計的波動與采集卡所搜聚的數值有較好的一致性，滿足實際使用需求。
表1 電磁流量計的波動與采集卡所采撷的數值
3電磁流量計在自動配料系統中的應用
3．1 電磁流量計在自動配料系統中的功用
在自動配料系統中，液態质料的供給同樣是按配方的比例進行。我們但愿在整個生產過程中流量按一個常量進行供給，而實際中即使電機固定在某個頻率，其流量依然不是一個常量，如圖l中記錄的為固定頻率下電磁流量計的測量值。假如人為的進行干預，其滯后性及精確度得不到保證，這影響產品的質量與生產的效率。而选取工控機根據電磁流量計的實際流量進行的監控與調節，能讓流量穩定在很小的范圍內，這大大提高了自動供料系統的精度與效率㈨。
圖1 固定頻率下電磁流量計的流量值
3．2流量的自動控制及模糊控制思想
電磁流鼉計實時的測量生產過程中的液態质料供給，工控機根據其供应的信號對變頻器的頻率進行調整從而實現流量的調節。流量的自動控制不僅要達到規定時間內總量的供給，重要的是要保證生產過程中瞬時流量的配比需求。在生產過程中，電磁流量計計量的流量如圖二所示。
圖2電磁流量計計量的流量
在工作時間r內我們期望電磁流量計測量的信號Y「t」為一常量，這是生產過程配方比例中所祈望的，而由圖一中我們明白Y「t」受各種成分的影響而不竭的波動。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，且其動態特征不易掌握。從上面的理論中我們能夠讓誤差△￡盡不妨的小，這樣距我們所必要的理論值％就越靠近。而減小誤差须要我們把n取的盡不妨大，也就是在生產時間內劃分更多的周期調節流量。當工控機根據電磁流量計傳送回來的信號發出調節變頻器工作頻率的指令后，電機調整功率到 電磁流量計 的實際測量為一個工作周期，我們知道從指令發送到實際測量值返回有一個較大的滯后，假如調節的周期時間小于流量計自己的一個工作周期，那么不可能達到減小誤差的目的。利用模糊控制思想H。，在控制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，个中缸為可調節的誤差范圍，生產中我們取0．015，流量區域劃分的單位為t／h。針對差别的區域拔取分别的調整方案。具體流程如圖三所示。圖中變量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
模糊控制對數學模型難以獲取、動態特点不易掌握等控制對像有較志向的控制效果，在其法則和決策中干擾和參數變化對控制成果的影響被大大減弱。電磁流量計信號在進入工控之前采取均值濾波以及中值濾波后交給控制算法處理，盡量降低干擾帶來的波動。拔取差异的調節周期對的控制很大，周期太短對流量的調節頻繁，這樣導致流量的波動劇烈，若調節周期過長便利導致累積誤差大。經過反復實驗后我們选拔以周期為10 s，以上面劃分的四個區域來減小流量波動帶來的誤差，其中當流量波動超過0．5 t／h時，选择周期為20 s、頻率4-1 Hz的調節办法，這樣能夠避整個生產過程中其誤差控制在0．15％以內。如圖四所示為选拔周期為10 S的調節，在波動較大時选拔20 S的調節；圖5所示為取周期為5 s的調節，在波動較大時选取10 s的調節。
模糊控制的基本思想是运用計算機來實現人的控制經驗，任何工業過程比較方便得到其定性認識，而由此出發就方便创建語言控制規則。在自動配料系統中我們應用其對電磁流量計的控制雖然博得了志向的結果，不僅在工作時間內以總量的控制準確同時保證了在生產過程中按產品配方比例的控制。但若何獲得暧昧規則及隸屬函數，這在目前完全憑經驗來進行，以及若何保證暧昧系統的穩定性這些是需要我們繼續考究而且提高。
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下一條：用于冷凝器液位測量的山猫直播工作原理及常見故障分析
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