測模具水流量計在自動配料係統中應用的結（jié）果分析

在自動（dòng）配料係統中，目前應用較多流量計就是（shì）測模具水（shuǐ）流量計和渦輪流量計，測模具水流量計因（yīn）為測量管體中無（wú）阻流件，更加適合於流（liú）體介的自動定量配料。據本公司的客戶案例統計，渦輪流量計用於半自動化的定量控製（zhì）中更（gèng）多一點。本文探計的是測模具水流量計在自動化配料（liào）控製係統中的應用。液體介質的原料的運輸傳送（sòng）以及供給計量通常都需要在生產過程中安裝測模具水流（liú）量計以實現（xiàn）精確計量和控製的目的。如何（hé）實（shí）現自動化配（pèi）料供給的功能，*先需要通（tōng）過高清電影標定測模具水流量計的測量精（jīng）度（dù），再通過大量的的試驗（yàn）數據的統計得到一個較為理想的線性關係（xì），同進找出電機頻率與流量之間的波動聯係，以此（cǐ）建立一個數據關係模型。再利用（yòng）動態模糊控製（zhì）作為其核心（xīn）控製算法，準確地控製液態原料的供給。
測模具水流（liú）量計是根據法拉*電磁感應定律製成，用來測量導電液體體積流量的儀表。目前已廣泛地被應用於工業過程?中（zhōng）各種導電液（yè）體的流量測量，如各種酸、堿（jiǎn）、鹽等腐（fǔ）蝕性介質；各種漿液流量測量，形成了（le）獨特的應用領域。在自動配料係統中，通過（guò）控製電機運行頻率來控製流量的大小。其應用的準確（què）度對企業產品的質量、原料（liào）的消耗以及經濟效益等有直接的影響。測模具水流量計作為液態原（yuán）料的計量裝置，隨著微電子技術的發展而（ér）不斷（duàn）提高其計量準確度和應用範圍。而流量計計量是（shì）*其複雜（zá）的動態計量，其準確度會受很多因素影響，如：流體的導電性、非軸對稱、電（diàn）*襯裏附（fù）著物（wù）的影響、電機運行的穩定性、測模具水流量計安裝的位置、勵磁的技（jì）術、信號線的長度以及外界幹擾（rǎo）等。
測模具水流量計在調試期間常會遇到（dào）一些故障，如顯示波動、精度下（xià）降、儀表損壞等，一經排除，以（yǐ）後相同條件下不會再出現。究其原因主要有儀表本身（shēn）元器件（jiàn）損壞引起故障、有選（xuǎn）用不當、安裝不妥、環境條件、流體特性等因素造（zào）成故障；在正常運行期間若出現（xiàn）故障，則一般由流量傳感（gǎn）器內（nèi）壁（bì）附著層、雷（léi）電打擊以及環境條件變化等（děng）因素引起。日常工作（zuò）中（zhōng）時刻注意這些故（gù）障，並很好（hǎo）地加以排除解決，測模具水流量計就能夠發揮它應有的作用。本文在測模具水流量計正常（cháng）工作的基礎上，利用其與工控機、變頻器及（jí）電機組成自動控製（zhì）係統，以模（mó）糊控製作為其核心控製算法來（lái）研究電機（jī）頻率變化時（shí）對應流量的變化（huà）關係，以達到提高準確控製流量的目的。
2 測模具水流量計的靜態標定
測模具水（shuǐ）流量計在出廠時經過檢定，在實際運行中實時流量能同步（bù）的顯示在其表頭上（shàng），但在自動供料係統（tǒng）中我們需要在（zài）工控機上（shàng）也實時顯示其流量（liàng），並（bìng）以（yǐ）此進行調（diào）控，這就需要（yào）我們把測模具水（shuǐ）流量計（jì）本身（shēn）的流量信息及時地（dì）傳送到工控機上。而測模具水流量計的輸出信號為4—20 mA的電流信號，工控機的采集卡隻能檢測0—10 V的電（diàn）壓信（xìn）號，故在測模具水流量計的信號輸出端串接（jiē）一個小於500 Q的電阻用以（yǐ）將電（diàn）流信號轉（zhuǎn）換成電壓信號¨1供采集卡采集。表1為測模具水流量計信號輸出（chū）端串接一個200 Q電阻後，測模具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值。由表1可知。測模具水流量計的波動與（yǔ）采集卡所采集的數值有較（jiào）好的一致性，滿足實際使用需求。

表1 測模（mó）具水流量計（jì）的波動與采集卡（kǎ）所采集的數（shù）值
3測模具水（shuǐ）流量計在自動配料係統中的應用
3．1 測（cè）模（mó）具（jù）水流（liú）量計（jì）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（gěi）同樣（yàng）是按配方的比例進行。我們希望在整（zhěng）個生（shēng）產過程中流量都按一個（gè）常量進行供給，而實際中（zhōng）即使電機固定在某個固定頻率，其流（liú）量依然（rán）不是一個常量，如圖l中記錄的（de）為固定頻率下測模具水流量計的測量值。如果人為的進行幹預，其滯（zhì）後性及精確度（dù）都得不到保證，這勢必影響產品的質量與生產的效率。而（ér）采用工控機根據（jù）測模（mó）具水（shuǐ）流量計的實（shí）際流量進行實時的（de）監控與調節，能讓流量穩定在很小的範圍內（nèi），這無疑大大提高了（le）自動供料係統的精度與效率㈨。
圖1 固（gù）定頻率下測模（mó）具水（shuǐ）流量計的流量值（zhí）

3．2流量的自動控製及模糊控製思（sī）想
電磁流鼉計實時地測量生產過程中的（de）液態原料供給，工控機根（gēn）據（jù）其提供（gòng）的信號對變頻器的頻率進行調整從而實現流量的（de）調節。流量的自動控製不僅要達到規定（dìng）時間內總量的供給，更重要的是要保證生產過程中瞬時流（liú）量（liàng）的配比需求（qiú）。在生產過程中，測模具水流量計計（jì）量的流量如圖2所（suǒ）示（shì）。
圖（tú）2測模具水流量計計（jì）量的流量（liàng）

在工作時間r內我們期望測模具水流量計測量的信號Y(t)為一常量，這也是生產（chǎn）過程配方比例中所期望（wàng）的，而由（yóu）圖1中我（wǒ）們知道Y(t)受各種因素的影響而不停的波動。在工作時間內對Y(t)積分可得到流量的累積￡：


實際生產中流量一直（zhí）在某個（gè）區域內波動，且其動態特性不易掌握。從上麵的理論中我們能夠讓誤差△￡盡可能的小，這樣距我們所需要的理論值（zhí）％就越接近。而減小誤差需要我們把n取的盡可能大，也就是在生產時間內劃分更多的周期去調節流量。當工（gōng）控機根據測模具水流量計傳送回來（lái）的信號發出調節變頻器工作頻率（lǜ）的指令後，電（diàn）機調整功率到測模具水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後，如果調節（jiē）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（dá）到減小誤差的目的（de）。利用模糊控製思想H。，在控製程序（xù）中我們把（bǎ）流量的波動區域劃分為±缸×Yo，Yo-t-O．3，Yo±0．5四個區域，其中缸為可調節的誤差範圍，生產（chǎn）中我們取（qǔ）0．015，流量區域劃分的單位均為t／h。針（zhēn）對不同的區域采取不同的調整方案。具體流程如圖3所示（shì）。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
模糊控製（zhì）對數學模型難以獲取、動態（tài）特性不易掌握等（děng）控製對像有較理想（xiǎng）的控（kòng）製效果，在（zài）其模糊法（fǎ）則和（hé）決策中（zhōng）幹（gàn）擾和參數變化對控製效果的影響被大大減弱。測模具（jù）水流量計信（xìn）號在進入工（gōng）控之前采用均值濾波以及中值濾波後才交給控製算法處理，盡量降低幹擾帶來的（de）波動（dòng）。采取不同的調節周期對（duì）實時的控製也很大，周期（qī）太短對流（liú）量的調節太頻繁，這樣容易導致（zhì）流量的（de）波動劇烈，若調節周期過長則容易（yì）導致累（lèi）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來減小流量波動帶來的誤差，其中當流量波動（dòng）超過0．5 t／h時，采取周期為20 s、頻率（lǜ）4-1 Hz的（de）調（diào）節方法，這樣能夠更好避（bì）整個生產（chǎn）過程（chéng）中其誤差控製在0．15％以內。如圖4所示為采取（qǔ）周期為10 S的調節，在波動較大（dà）時采用20 S的（de）調節；圖5所示為取周期為5 s的調節，在波（bō）動較（jiào）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（jīng）驗，任何工業過程都比較容易得到其定性認識，而由此出發就比較容易建立語言控製規則。在自動配料係統中我（wǒ）們應用其對測模具水流量（liàng）計的控製雖然取得了較理想的（de）結果，不僅在工作時間內以總量的控製準確同時保（bǎo）證了在生產過程中按產品配方比例的控製。但如何獲得模糊規則及隸屬函數，這在（zài）目前完全憑經驗來進行，以（yǐ）及如何保證模糊係統的（de）穩定性這些都（dōu）是需要我們繼（jì）續研（yán）究並且提（tí）高。

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