在自動配料系統(tǒng)中,液態(tài)原料的供給通常需要電磁流量計的計量來達到精確控制的目的。首先通過靜態(tài)標定電磁流量計的測量精度,在大量試驗的基礎上擬合出較理想的線性關系,同時找出電機頻率與流量間的波動聯(lián)系,然后利用動態(tài)模糊控制作為其核心控制算法,準確地控制液態(tài)原料的供給。
電磁流量計是根據(jù)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。目前已廣泛地被應用于工業(yè)過程[1]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,形成了獨特的應用領域。在自動配料系統(tǒng)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(yè)產(chǎn)品的質量、原料的消耗以及經(jīng)濟效益等有直接的影響。電磁流量計作為液態(tài)原料的計量裝置,隨著微電子技術的發(fā)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(tài)計量,其準確度會受很多因素影響,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(wěn)定性、電磁流量計安裝的位置、勵磁的技術、信號線的長度以及外界等。①
電磁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(jīng)排除,以后相同條件下不會再出現(xiàn)。究其原因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、環(huán)境條件、流體特性等因素造成故障;在正常運行期間若出現(xiàn)故障,則一般由流量傳感器內(nèi)壁附著層、雷電打擊以及環(huán)境條件變化等因素引起。日常工作中時刻注意這些故障,并很好地加以排除解決,電磁流量計就能夠發(fā)揮它應有的作用。本文在電磁流量計正常工作的基礎上,利用其與工控機、變頻器及電機組成自動控制系統(tǒng),以模糊控制作為其核心控制算法來研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(tài)標定
電磁流量計在出廠時經(jīng)過檢定,在實際運行中實時流量能同步的顯示在其表頭上,但在自動供料系統(tǒng)中我們需要在工控機上也實時顯示其流量,并以此進行調控,這就需要我們把電磁流量計本身的流量信息及時地傳送到工控機上。而電磁流量計的輸出信號為4~20mA的電流信號,工控機的采集卡只能檢測0~10V的電壓信號,故在電磁流量計的信號輸出端串接一個小于500Ω的電阻用以將電流信號轉換成電壓信號[2]供采集卡采集。表1為電磁流量計信號輸出端串接一個200Ω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集的數(shù)值。
由表1可知,電磁流量計的波動與采集卡所采集的數(shù)值有較好的一致性,滿足實際使用需求。
3 電磁流量計在自動配料系統(tǒng)中的應用
3.1 電磁流量計在自動配料系統(tǒng)中的作用
在自動配料系統(tǒng)中,液態(tài)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(chǎn)過程中流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率,其流量依然不是一個常量,如圖1中記錄的為固定頻率下電磁流量計的測量值。如果人為的進行干預,其滯后性及精確度都得不到保證,這勢必影響產(chǎn)品的質量與生產(chǎn)的效率。而采用工控機根據(jù)電磁流量計的實際流量進行實時的與調節(jié),能讓流量穩(wěn)定在很小的范圍內(nèi),這無疑大大提高了自動供料系統(tǒng)的精度與效率[3]。
3.2 流量的自動控制及模糊控制思想
電磁流量計實時地測量生產(chǎn)過程中的液態(tài)原料供給,工控機根據(jù)其提供的信號對變頻器的頻率進行調整從而實現(xiàn)流量的調節(jié)。流量的自動控制不僅要達到規(guī)定時間內(nèi)總量的供給,更重要的是要保證生產(chǎn)過程中瞬時流量的配比需求。在生產(chǎn)過程中,電磁流量計計量的流量如圖2所示。
在工作時間T內(nèi)我們期望電磁流量計測量的信號y(t)為一常量,這也是生產(chǎn)過程配方比例中所期望的,而由圖1中我們知道y(t)受各種因素的影響而不停的波動。在工作時間內(nèi)對y(t)積分可得到流量的累積L:
