淺析模具水流量計在自動配料控製係統中的（de）應用（yòng）

1、引言
在自動配料（liào）係統中，目前應用較多流量計就是模具水流量計和渦輪（lún）流量計，模具水流量計因為測量管（guǎn）體中無阻流件，更加適合（hé）於流體介的（de）自動定量配料。據（jù）本公司的客戶案例統計，渦輪流量（liàng）計用於半（bàn）自動化的定（dìng）量控製中更多一點。本文探計的是模具（jù）水流量計在自動化配料控製係統中（zhōng）的（de）應用。液體介質的原料的運輸（shū）傳送以及供給計（jì）量通常都需要在生產過程中安裝模具水流量（liàng）計以實現精確（què）計量（liàng）和控製的目的。如何實（shí）現自動化配料供給的功能，*先需要通過高清（qīng）電影標定模具水流量計（jì）的測量精（jīng）度，再通過（guò）大（dà）量（liàng）的的試驗數據的（de）統計得（dé）到一個較為理想的線性關係，同進找出電機（jī）頻率與流量之（zhī）間的波（bō）動聯係，以（yǐ）此建立一個數據關係模型。再利用動（dòng）態（tài）模糊控製（zhì）作為其（qí）核心控（kòng）製算法，準確地控製液態原料（liào）的供給（gěi）。
模具水流量（liàng）計是根（gēn）據法拉*電磁感應定律製成，用來測量導電液體體積流量的儀（yí）表。目前已廣泛地被應用於工業過程（chéng）?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（liàng）測量（liàng），形成了（le）獨（dú）特的應用領域。在自動配料係統中，通過控（kòng）製（zhì）電機運行頻率來控製流量的大小。其應用的準確度對企業產（chǎn）品的質量、原料的消耗以及經濟效益等有直接的影響。模具水（shuǐ）流量計作（zuò）為液態原料的計（jì）量裝置，隨著微電子技（jì）術的發展而不斷提高其計量準確度和應用範圍。而流量（liàng）計計量是*其複雜的動態計量，其準確（què）度會（huì）受很（hěn）多因素影響，如：流體的導（dǎo）電性、非軸對稱、電*襯裏附著物的影響、電機運行的穩定性、模具水流量計安裝的位置、勵磁的技術、信（xìn）號線的長度以及外界幹擾等。
模具水流量計在調試期間常會遇到一些故障（zhàng），如（rú）顯示波動、精度下降、儀表損壞等，一經排除，以後相同條件下不會再出現。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（ān）裝不妥、環境條件、流體特性等因（yīn）素造成故障；在正常（cháng）運行期（qī）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因（yīn）素引起。日常工作中時刻注意這些（xiē）故障，並很好地加以排除解決，模具水流量計就能夠發揮它應有的作用。本文在模具水流量計正（zhèng）常工作的基（jī）礎上，利用其與工控機、變頻器及電機組成自動控製係統，以模糊控製作為其核心控（kòng）製算法（fǎ）來研究電機（jī）頻率（lǜ）變化時對應流量的變化關係，以達到提高準確控（kòng）製流量（liàng）的目的。
2、模具水流量計的靜態標定
模具水流量計在出廠時（shí）經（jīng）過檢定，在實（shí）際運行中實時流量能同步的（de）顯示在其表頭上，但在自動供料係統中我們需（xū）要在工（gōng）控機上也實（shí）時顯示其流量，並以此進行調控，這就需要（yào）我們把模具水流量計本（běn）身的流量信息（xī）及時地傳送（sòng）到工控機上（shàng）。而模具水流量計的輸出信號（hào）為4—20 mA的電流信號，工（gōng）控機的采集卡隻能檢測0—10 V的電壓信號，故在模具水流量計的信號輸出端（duān）串接一個小（xiǎo）於500 Q的（de）電阻用以將電流信號轉換成電壓（yā）信號¨1供采集卡采集。表1為模具水流量計信號輸出端串接一個200 Q電（diàn）阻後（hòu），模（mó）具水（shuǐ）流量計在電機運行於（yú）不同（tóng）頻率時其本身測（cè）量的流量值和采集卡所采集的數值。由表1可（kě）知。模具水流量計的波動與采集卡（kǎ）所采集的數值有較好的一致性，滿足實（shí）際使用需求。

3、模具水流量計在自動配料係統中的應用
3．1 模具水流量計在自動配料係統中的作用
在自動配料係統中，液態原料的供給同樣是按配（pèi）方的比例進行（háng）。我們希望在整（zhěng）個生產過程中流量都（dōu）按一個常量進行供給，而實際中即使電機固（gù）定在某個固定（dìng）頻率，其流量依（yī）然不是一個常量，如圖l中記錄的為固定頻率下模具（jù）水流量計的測量值。如果人為的（de）進行幹預，其滯後性及精確（què）度都得不到保（bǎo）證，這勢必影（yǐng）響產品的質量與生產的（de）效率。而采用工控機根據模具水流量計的實際（jì）流量進（jìn）行實時的監控與調節，能讓流量穩定在很小的範圍（wéi）內，這無疑大大提高了自動（dòng）供料係統的精度與效率㈨。

3．2流量的自動控製及模糊控製思想
電（diàn）磁流鼉計實時（shí）地測量生產過程中的液態原料供給，工控機（jī）根（gēn）據其提供的信號對變頻器的頻（pín）率進行（háng）調整從而實現流量的調節。流量的自動控製不僅要達到規定時間內總（zǒng）量的供給，更重要的是要（yào）保證生產過程中瞬時流量的配比需求。在（zài）生產過程中，模具水流量計計量的（de）流（liú）量如圖2所示。

在工作（zuò）時間（jiān）r內我們期望模具水（shuǐ）流量計（jì）測量的信號Y(t)為一常量，這也（yě）是生產過程配方比例中（zhōng）所期望的，而由圖1中我們知道Y(t)受各種因素（sù）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（liàng）一（yī）直在某個區域內波動，且其動態特性（xìng）不（bú）易掌握（wò）。從上麵的理論中我（wǒ）們能夠讓誤差（chà）△￡盡可能的小，這樣距我（wǒ）們所需要的理論值％就越接近（jìn）。而（ér）減小誤差需（xū）要我們把（bǎ）n取的盡可能大，也就是在生（shēng）產時間內（nèi）劃（huá）分更（gèng）多的周期去調節流量（liàng）。當工控機根據模具水流量計傳送回來的信號發出調節變頻器工作頻率的指令後，電機調整功率到模具水（shuǐ）流量計的實際測量（liàng）為一個工作周期，我們知道從（cóng）指令發送到實際測量值返回有一個較大的滯（zhì）後，如果調節的周期時間小於流量計（jì）本身的一個工作（zuò）周（zhōu）期，那麽顯然不可能達到減小誤差的目的（de）。利用模糊（hú）控製思想H。，在控製程（chéng）序中我們把流量（liàng）的波（bō）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，生產（chǎn）中（zhōng）我們取0．015，流量區域劃（huá）分的單位均為t／h。針對不同的（de）區域（yù）采取不同的調整方案。具體流程（chéng）如圖3所示。圖中變量Rel表示實際測量的流量，變量Idea表示理論流量。

4、試驗結果分析
模（mó）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的控製效果，在其模糊法則和決策中幹擾和參數變化對控製效（xiào）果的影響被（bèi）大大減弱。模具水流量計信號在進入工控之前采用均值濾（lǜ）波以及中（zhōng）值濾波後才交（jiāo）給控製算法處理，盡量降低幹擾帶來的波動。采取不同的調（diào）節周期對實（shí）時（shí）的控製也很大，周期太短（duǎn）對流量的調節太頻繁，這樣（yàng）容易導致流量的（de）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（zhōu）期為10 s，以上麵劃（huá）分的四個區域（yù）來（lái）減小流量波動帶來的誤（wù）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，這樣能夠更好避整個生產過程中其誤（wù）差控製在0．15％以（yǐ）內。如圖4所示為采取周期為10 S的調節，在波動較大（dà）時采用（yòng）20 S的調節；圖5所示為取周期為5 s的調節，在波動較大時采用10 s的調節。

模糊控製（zhì）的基本思想是利用計算機來實現（xiàn）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）此出發就比較容易建（jiàn）立語言（yán）控製規則。在自動配料係統中我們應用其對模具水流量計的控製雖然取得了較理想的結果，不僅在工（gōng）作時間內以總量的控製準（zhǔn）確同時保（bǎo）證了在生產過（guò）程中按產品（pǐn）配方比例的控製。但如何獲得模糊規（guī）則及隸屬函數，這在目前完全憑經驗來進（jìn）行，以及如何保證模糊係統的穩定（dìng）性這些都是需要我們繼續研究並且提高。

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