数控流量比值控制系统设计

                                         图3  计量螺旋示意图

   
（5）电磁流量计。电磁流量计广泛用于测量导电的液体和液固两相流体的体积流量，测量结果与流体的温度、粘度、密度、压力及液固成分比无关，电导率在较大范围内变化时也不会影响测量结果。因此，只需经普通水标定后，就可以用来测量其他导电性液体或液固二相流体介质的流量，而不需附加任何修正，所以电磁流量计是一种真正的体积流量计。本设计采用的是广东万山自动化仪表有限公司wsdq型电磁流量计。
   
3.2 plc控制系统设计
   
氯化钾称重装置、硫酸电磁流量计的输出均为4～20ma信号，分别送到模拟量输入单元fx2n-4ad的电流输入1、电流输入2。模拟量输入单元fx2n-4ad有4个12位模拟量输入通道，输入量程可以是电流信号（4～20ma）或电压信号（-10～10v）。转换速率为15ms/通道或者6ms/通道（高速）。
   
计量罗旋和硫酸泵都采用变频调速系统，两台变频器的控制信号来自plc系统的模拟量输出单元fx2n-4da。fx2n-4da有12位4通道，输出量程可以是电流信号（4～20ma）或这电压信号（-10～+10v）。转换速度为4通道2.1ms在程序中占用8个i/o点。
   
（1）设定参数数据存储器地址
   
            计量螺旋给料量即氯化钾流量设定值：d1 d0，2个字，8位bcd码。
            氯化钾/硫酸流量比值系数：d3 d2/d9 d8。
            氯化钾实际流量值存储器地址：m500，16位二进制码。
            硫酸实际流量值存储器地址：m501，16位二进制码。
            16级增益数据存储器地址：第1级～第10级：d100～d109,d130～d139。
            16级积分时间常数数据存储器地址：第1级～第10级：d110～d119,d140～d149。
   
（2）变频器调节
   
使用mm430变频器控制泵类负载时，需要注意起始频率，防止闭环控制系统在突加给定时，流量出现过大的超调和震荡。在管道和泵的规格确定之后，相应的流量起始频率也就确定了。在本系统中，频率大于19hz之后才有流量输出。针对变频调速泵的这种特性，在系统调试时应首先进行开环试验，测出泵的频率-流量特性曲线。根据测出的起始频率来制定控制算法。在起始频率以下，采用开环控制模式，变频器的输入信号为斜坡函数，即线形渐增电压信号。待达到起始频率建立起流量之后，再转入闭环控制模式。对于闭环控制模式，又分为比例（p）控制和比例积分（pi）控制两种模式。首先运行比例控制，当实际流量接近设定流量时，再转入比例积分控制模式。采用多模态控制后，消除了流量的大幅度波动，改善了流量的跟随性能并消除了稳态误差。

（3）pid控制
   
            fx2nc系列plc具有pid控制指令，
            pid  d200    设定值sv，参数起始字，二进制数据                
            d201    输入字，流量反馈数据，二进制数据
            d500    控制参数
            d500 采样周期t  1～32767ms           d501  动作方向（act）
            d502 输入滤波常数a  0～99%             d503 比例增益kp  1～32767%
            d504 积分时间ti  （0～32767-
            ms）*100  d505 微分增益kd   0～100%
            d506 微分时间td   （0～32767）*10ms
            d503（比例增益kp）：8000（bcd码）左右，p小则超调大，震荡次数多。
            d504（积分时间ti）：根据‘误差数据’（d50），将积分ti分为10级，在运行过程中自动地调用相应的积分ti，达到既响应快又抑制超调的目的。在突加给定的情况下，最大超调量小于5%。
           
d506(微分时间td)：4000（bcd码）左右。  
            
4  结束语 
    
在本系统中，根据流量闭环控制系统的误差大小，将比例系数和积分时间常数各分为10级，在运行过程中能够自动地调用合适的比例系数和积分时间常数，这种控制能够兼顾跟随性和抗扰性，实现了既响应快又抑制超调的目标，达到了很好的效果。