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批量加料配料系統(tǒng)應用廣泛，并有其特殊的功能要求和精度要求，配料系統(tǒng)影響批量加料控制精度的各個因素作了分析，配料系統(tǒng)并提出了改進措施和補償方法。配料系統(tǒng)利用稱重控制器實現(xiàn)了批量加料自動控制系統(tǒng)，配料系統(tǒng)在進行了實際應用，取得了很好的效果,計量精度始終保持在+5‰以內(nèi)，具有很高的推廣應用價值。

在化工、石化、食品、制藥等領(lǐng)域，很多生產(chǎn)過程需要進行配料，就是把物料精確定量地加入到容器。目前為止，仍然有一部分企業(yè)是通過手工操作來完成批量加料的，操作人員首先根據(jù)經(jīng)驗來控制加入計量罐的物料量，然后再將計量罐中的物料全部轉(zhuǎn)入容器，配料系統(tǒng)實現(xiàn)比較精確的批量加料；操作人員首先采用稱重的方式使用容器來盛裝一定量的物料，最后將容器內(nèi)的物料手工倒入容器，以此來實現(xiàn)批量加料。采用手工操作方式不僅工作效率低，而且在第二種方式下操作人員還有可能接觸到有毒物料，存在安全隱患。隨著市場競爭的日益激烈，這些企業(yè)迫切希望通過提升自動化水平來提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，配料系統(tǒng)同時自動化水平的提升也能消除操作中存在的安全隱患。而采用自動批量配料系統(tǒng)正是提升自動化水平的有效手段之一。

在自動配料系統(tǒng)中，有若干因素對加料精度有重要影響，如閥門動作滯后、流體密度變化和閥前壓力變化等，本文對這些因素作了分析并提出了相應的補償措施。生產(chǎn)實踐表明，帶補償?shù)淖詣优考恿峡刂葡到y(tǒng)加料精度高、重復性好，同時操作簡便，這種稱重配料系統(tǒng)的應用在生產(chǎn)中獲得了的控制效果，提高了生產(chǎn)安全性和生產(chǎn)效率，增加了企業(yè)效益。

2 影響批量加料精度的因素

在批量稱量配料系統(tǒng)中，加料精度是重要的控制指標，這里所說的加料精度是指每批實際加料總量同預期加料總量的一致程度。影響加料精度的因素除了閥門動作滯后外，主要的還有流體密度變化，閥前壓力變化等。

（1）閥門動作滯后引起的誤差

在不帶補償?shù)目刂七^程中，稱重控制器計算實際加料量，當實際加料量達到加料設(shè)定值時關(guān)閉加料閥，從整個動作過程可知，閥門關(guān)閉動作滯后必然引起加料誤差，誤差值約為滯后時間與關(guān)閉時瞬時體積流量、流體密度的乘積，其中滯后時間為從稱重控制器輸出關(guān)閥信號到切斷閥關(guān)死之間全部時間，即包括繼電器的動作滯后和切斷閥的動作滯后。

（2）閥前壓力變化對加料精度的影響

在批量加料配料系統(tǒng)中，滿罐時液位和罐中料液即將發(fā)完時液位的高度差可能很大，反應罐中液位高度變化引起閥前的流體壓力發(fā)生變化，而壓力變化將引起加料流量變化，而瞬時體積流量不同，則會影響執(zhí)行器動作滯后引起的誤差值。所以，雖然執(zhí)行器動作滯后才是引起該誤差的根本原因，但在對該誤差進行補償時還必須要考慮瞬時體積流量變化的影響。

（3）密度變化對計量精度的影響

自動配料系統(tǒng)常以電磁切斷閥或氣動電動切斷閥為終端執(zhí)行元件，以稱重模塊重量采集。稱重模塊的型號有很大的選擇空間，具有很高的測量精度而且直接顯示重量，這當然有利于提高計量準確度，但是投資較高，所以目前大多數(shù)用戶仍使用渦街流量計、電磁流量計等體積流量計來采集流量信號，但在將這類流量計測量的信號轉(zhuǎn)換為物料質(zhì)量時需要乘以物料的密度系數(shù)。但是，物料密度是隨溫度變化的，往往不是一個常數(shù)，所以當物料密度隨溫度變化較大或在加料精度要求嚴格的應用場合，控制系統(tǒng)必須要考慮物料密度變化對精度的影響。

3 自動批量配料設(shè)計

（1）自動批量配料精度補償措施

執(zhí)行器動作滯后和閥前壓力變化引起的誤差往往結(jié)合在一起而統(tǒng)一表現(xiàn)為一個滯后誤差量，這個滯后誤差可從稱重器的累積值顯示中準確地讀出。但是我們知道，由于閥前壓力不斷變化引起瞬時體積流量也不斷變化，那么滯后量將不會是一個固定值，所以我們不能只是簡單地采用在控制器參數(shù)中設(shè)置一個固定提前量，當實際累積量等于設(shè)定累積量減去時控制器輸出信號關(guān)閉切斷閥的方式來進行補償。

稱重配料系統(tǒng)為了實現(xiàn)更好的補償，控制器應判斷當式2-1成立時，控制器立即輸出信號關(guān)閉切斷閥，那么在關(guān)閉過程中將約流過的物料量，使得最終總加料量與設(shè)定加料量更加一致。此方法簡單有效，只是閥門關(guān)閉的純滯后時間需在實際的裝置上具體測定，測定方法如下：

首先在控制器中設(shè)定一個數(shù)值很小的設(shè)定加料量，當累積量達到設(shè)定加料量時控制器輸出信號關(guān)閉切斷閥并讀取瞬時體積流量，當閥關(guān)閉以后，"總是會發(fā)現(xiàn)實際加料量大于設(shè)定量"[2]，則可按式2-2計算滯后時間，經(jīng)過多次測定將得到平均值并存儲在表內(nèi)使用。

需要指出的是,在此我們是通過計算滯后時間的方式來對執(zhí)行器動作滯后和閥前壓力變化引起的誤差進行補償,但能對此誤差進行補償?shù)姆绞讲⒉幌抻谶@一種,還可以通過控制大小閥的方式[2]來實現(xiàn),對其它方式本文不再詳述。

最后，我們還需要對流體密度進行補償，它隨著溫度的變化而變化，我們可以采集流體的溫度信號作為補償參數(shù)，根據(jù)物料溫度與物料密度之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系對密度進行補償。在控制器內(nèi)部可以設(shè)置折線表格，將物料溫度和密度的曲線關(guān)系根據(jù)精度要求不同而轉(zhuǎn)化為不同段數(shù)的折線[7]，精度要求越高則設(shè)置折線段數(shù)越多，這樣由采集到的溫度值再結(jié)合折線表格就能得到準確的流體密度值。

（2) 自動批量配料的實現(xiàn)

自動化配料系統(tǒng)采用工業(yè)級32位ARM7微處理器和5.6英寸TFT彩色液晶顯示屏的多回路控制器，它集成了測量、顯示、記錄、控制、報警、通訊、運算等多種功能，稱重配料系統(tǒng)可以實現(xiàn)單回路控制、串級控制、分程控制、比值控制、程序曲線控制、批量控制等多種控制方案，在多種工業(yè)控制領(lǐng)域都有成功的應用案例。

利用靈活的表達式編程功能和內(nèi)部功能模塊，可在控制器內(nèi)部方便地實現(xiàn)上節(jié)所述的補償算法，對執(zhí)行器動作滯后和物料密度變化等因素作出有效補償。

自動配料系統(tǒng)通過熱電偶采集物料溫度信號，并利用內(nèi)置的溫度密度對應折線表得到當前溫度下的物料密度；控制器通過流量計得到當前的瞬時流量，結(jié)合物料密度并利用控制器內(nèi)累積功能模塊運算可得當前的累積加料量；當控制器判斷式3-1條件成立時，將輸出開關(guān)量信號關(guān)閉外圍的加料泵和開關(guān)閥來停止加料，等閥關(guān)閉后實際流經(jīng)閥門的加料量將被控制在。

配料系統(tǒng)過程控制器的模擬量輸入通道，它可以測量電壓、電流、電阻等各種信號；DI是C3000過程控制器的開關(guān)量輸入通道，它可以測量外部開關(guān)信號；VA是配料系統(tǒng)過程控制器的內(nèi)部運算模塊，它可以實現(xiàn)各種浮點運算和邏輯運算；DO是配料系統(tǒng)過程控制器的開關(guān)量輸出通道，配料系統(tǒng)通過控制繼電器動作來實現(xiàn)外圍設(shè)備的開啟或閉合；批量控制模塊是核心模塊，用于計算確定泵和閥的開關(guān)時間。

設(shè)定加料值可以在控制器的設(shè)定值窗口更改，配合控制器外圍的啟動和停止按鈕，保證了操作簡便可靠。同時，系統(tǒng)在具備自動控制功能的同時，還具備手動功能，在需要時，操作人員可手動實現(xiàn)對現(xiàn)場閥門的啟閉。最后，配料系統(tǒng)將自動紀錄并顯示每次加料的閥位狀態(tài)、加料量、物料流量等各種數(shù)據(jù)，并可根據(jù)需要打印出報表或發(fā)送到上位機作統(tǒng)計分析。

4 應用實例

所設(shè)計的基于配料系統(tǒng)的具有補償功能的自動批量加料控制系統(tǒng)，應用于染料生產(chǎn)車間實現(xiàn)對濃硫酸的批量加料控制。考慮到介質(zhì)特性，配料系統(tǒng)中采用了精度是0.5級的電磁流量計。在完成對參數(shù)的測定和存儲后，該自動加料配料系統(tǒng)補償，不僅控制精度高而且操作簡便可靠，獲得了滿意的控制效果，計量精度始終保持在+5‰以內(nèi)。