CN104001454A

CN104001454A - 一种进料系统闭环控制装置及方法

Info

Publication number: CN104001454A
Application number: CN201410185474.8A
Authority: CN
Inventors: 蔡素玲; 郭金亮
Original assignee: Luoyang Kai Meisheng Petrochemical Equipment Co Ltd
Current assignee: Luoyang Kai Meisheng Petrochemical Equipment Co Ltd
Priority date: 2014-05-04
Filing date: 2014-05-04
Publication date: 2014-08-27

Abstract

本发明是有关于一种进料系统闭环控制装置及方法，该装置包括电子秤、DCS控制系统、变频器以及原料泵，其中，DCS控制系统中包括比较器，该方法的电子秤可以实时测量进料后的剩余原料重量，将实时测量值读入DCS控制系统，与DCS控制系统计算的实时理论值比较，形成闭环控制回路，DCS控制系统可根据原料泵的流量，有手动和自动两种控制方式。本发明控制精度高，响应速度快，实时性强，不存在滞后现象，不会产生累积误差并有良好的稳定性。

Description

一种进料系统闭环控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种进料系统闭环控制装置及方法，特别是涉及一种能精确控制小流量液体进料量的中、小型进料系统闭环控制装置及方法。

背景技术

在中、小型实验装置上进行各种实验研究的过程中，进料量需严格控制，尤其是每个瞬间进料量都应保持恒定不变，才能使整个过程的工艺参数保持不变。如加氢(或有催化剂存在的反应)工艺过程中的空速就是一个与进料量相关的重要参数之一，空速是指单位时间进入反应器的原料量与反应器催化剂藏量之比：

空速＝进料量/催化剂藏量＝(总量/时间)/催化剂藏量

通常反应器的催化剂藏量是固定的，进料量影响空速。如果进料量不是恒定值，那么空速也不是恒定值，反应生成的产物也不能真实地反映出催化剂的性能或原料的性能。

另外，进行物料平衡的计算和产品产率的计算，均需要精确的进料量来完成。如产品产率通过下式计算：

某一产品产率＝(该产品重量/进料量)×100％

因此，在试验过程中，稳定的进料量是保证试验成功的一个重要参数。对小流量液体而言，稳定的进料量尤为重要，因为微小的误差会使整个试验无代表性，无法正确分析试验数据，甚至导致误判。

常用的两种进料控制方法如下：

1.采用流量计和控制调节阀联合控制进料量。该方法对于控制瞬时计量的小流量液体进料的难度较大，小流量的剂量很难选，且受温度、压力影响，导致精确度差，且造价高。

2.采用电子秤与原料泵联合控制进料量。该方法是将原料油罐放在电子秤上，根据电子秤显示的数值，手动调节原料泵流量，反复多次才能达到试验要求的量。但是，泵的进料速率会随着原料量的减少而递减，且不能保证泵在一定转速下进料稳定。要经常标定泵的进料量，以保证进料相对稳定。因此整个过程的进料量不稳定。

由此可见，上述现有的进料控制装置及方法，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。因此如何能创设一种精确控制进料量的装置及方法，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的进料系统控制装置及方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种先进的进料系统控制装置及方法，能够改进一般现有的进料系统控制装置及方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经过反复试验及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的进料系统控制装置及方法存在的缺陷，而提供一种先进的进料系统控制装置及方法，所要解决的技术问题是使现有的进料系统可以连续平稳、精确的控制液体进料量，小流量达到1％FS,所选用的电子秤分度值有多高，控制精度就能达到多高。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种进料系统闭环控制装置，包括：电子秤、DCS控制系统、变频器以及原料泵。电子秤连接DCS控制系统，DCS控制系统连接变频器，变频器连接原料泵，原料泵与电子秤相连，形成闭环控制系统，其中，DCS控制系统中包括比较器。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种进料系统闭环控制方法，包括以下步骤：首先，设定DCS控制系统的给定值以及相关参数，电子秤测量初始原料重量，将此初始测量值读入DCS控制系统；接着，DCS控制系统通过程序计算初始理论值，利用比较器，与初始测量值比较，得到两者的偏差，用偏差的正负调节DCS控制系统输出值大小；然后，将DCS控制系统的输出值传输给变频器，偏差大于零，则控制系统的输出增大，变频器的频率增加，原料泵的转速增大，偏差小于零，则控制系统的输出减小，变频器的频率降低，原料泵的转速减小，从而调节输出的原料进料量；最后，电子秤实时测量进料后的剩余原料重量，将实时测量值读入DCS控制系统，与DCS控制系统计算的实时理论值比较，形成闭环控制回路。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的一种进料系统闭环控制方法,其中所述的DCS控制系统采用PID方法调节输出值。

前述的一种进料系统闭环控制方法,其中所述的电子秤的实时测量值采用RS232串口通信读入DCS控制系统。

前述的一种进料系统闭环控制方法,其中所述的DCS控制系统可根据原料泵的流量，有手动和自动两种控制方式。

前述的一种进料系统闭环控制方法，其中所述的手动控制方式是手动设置DCS控制系统的输出值。

前述的一种进料系统闭环控制方法，其中所述的自动控制方式是先通过同步将读入DSC控制系统的初始测量值设定为初始理论值，然后系统会自动转到自动控制方式。

借由上述技术方案，本发明一种进料系统闭环控制装置及方法至少具有下列优点及有益效果：

1.本发明控制精度高，响应速度快，实时性强，不存在滞后现象；

2.本发明不会产生累积误差，并具有良好的稳定性；

3.本发明可以连续平稳、精确的控制液体进料量，特别是对于小流量，精度能达到1％FS。电子秤分度值越高，控制精度就越高。进料以重量计算，直观、方便，且成本低。

4.本发明的操作简单、精确度高、易控制、可靠性强，可广泛应用于各种实验室中、小型试验中，进行工艺研究和科学实验。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一种进料系统闭环控制装置及方法的结构示意图。

图2为本发明一种进料系统闭环控制装置及方法的流程方框图。

图3为本发明一种进料系统闭环控制装置及方法的测量值与理论值的关系图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种进料系统闭环控制装置及方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1所示，本发明提出了一种进料系统闭环控制装置，包括：电子秤、DCS控制系统、变频器以及原料泵。电子秤连接DCS控制系统，DCS控制系统连接变频器，变频器连接原料泵，原料泵又与电子秤相连，形成闭环控制系统，其中，DCS控制系统中设有比较器。

请参阅图1、图2所示，本发明提出了一种进料系统闭环控制方法，在一个实施例中，某装置的进料量是100g/h，包括以下步骤：

1.首先，在DCS控制系统中输入给定值以及相关参数，其中，给定值是工艺要求的进料量，即单位时间重量(g/h)或者单位时间流量(ml/h)，在本实施例中给定值是100g/h，相关参数是：比例(取值范围480～520)、积分(取值范围280～320)、前馈(取值范围80～120)、比重(原料实际测量比重)和警限(取值范围5～15)，电子秤测量初始原料重量，采用RS232串口通信将测量值读入DCS控制系统；

2.接着，在自动控制方式下，先通过同步将读入DSC控制系统的初始测量值5000g设定为初始理论值5000g，此时测量值与理论值相同。同步后，DCS控制系统会自动转到自动控制方式，同步后的理论值是同步后的实时测量值减去给定值的累积值，故理论值可根据给定值的累积值的不断增大而不停的递减，其中，测量值范围一般在0g～60000g，理论值范围一般在0g～60000g，请参阅图3所示，图3中直线为理论值，曲线为测量值，在实验过程中，通过DCS控制系统中的程序控制，实时测量值始终与实时理论值利用比较器进行比较，用测量值减去理论值得到两者的偏差，偏差的范围一般在±(0.1％～0.5％)，偏差等于零，说明原料进料量稳定，偏差大于零或小于零，说明原料进料量不稳定；

3.然后，如果偏差＞0，采用PID方法，使DCS控制系统的输出增大，变频器的频率增加，原料泵的转速增大，进而进料量增大,；如果偏差＜0，采用PID方法，使DCS控制系统的输出减小，变频器的频率降低，原料泵的转速减小，进而进料量减小，其中，频率值范围一般在0Hz～50Hz,P范围一般在100～999，I范围一般在100～999。通过DCS控制系统、变频器和原料泵，使电子秤的测量值始终在理论值附近，保证进料稳定且无累积误差。

4.最后，电子秤实时测量进料后的剩余原料重量，将实时测量值读入DCS控制系统，与DCS控制系统计算的实时理论值比较，形成闭环控制回路。

当运转周期较长时，需要在实验过程中加原料。加原料时切换到手动控制方式。此时原料泵的输出值保持为之前的输出值，加油完毕，直接改为自动同步操作即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种进料系统闭环控制装置，其特征在于包括：电子秤、DCS控制系统、变频器以及原料泵，电子秤连接DCS控制系统，DCS控制系统连接变频器，变频器连接原料泵，原料泵与电子秤相连，形成闭环控制系统，其中，DCS控制系统中包括比较器。

2.一种进料系统闭环控制方法，包括以下步骤：

首先，用电子秤测量初始原料重量，将此初始测量值读入DCS控制系统；

接着，DCS控制系统通过程序计算初始理论值，利用比较器，与初始测量值比较，得到两者的偏差，用偏差的正负调节控制系统的输出值大小；

然后，将DCS控制系统的输出值传输给变频器，偏差大于零，则控制系统的输出增大，变频器的频率增加，原料泵的转速增大，偏差小于零，则控制系统的输出减小，变频器的频率降低，原料泵的转速减小，从而调节输出的原料进料量；

其特征在于，电子秤实时测量进料后的剩余原料重量，将实时测量值读入DCS控制系统，与DCS控制系统计算的实时理论值比较，形成闭环控制回路。

3.根据权利要求2所述的一种进料系统闭环控制方法,其特征在于其中所述的DCS控制系统采用PID方法调节输出值。

4.根据权利要求2所述的一种进料系统闭环控制方法,其特征在于其中所述的电子秤的实时测量值采用RS232串口通信读入DCS控制系统。

5.根据权利要求2所述的一种进料系统闭环控制方法,其特征在于其中所述的DCS控制系统可根据原料泵的流量，有手动和自动两种控制方式。

6.根据权利要求5所述的一种进料系统闭环控制方法，其特征在于其中所述的手动控制方式是手动设置DCS控制系统的输出值。

7.根据权利要求5所述的一种进料系统闭环控制方法，其特征在于其中所述的自动控制方式是先通过同步将读入DSC控制系统的初始测量值设定为初始理论值，然后系统会自动转到自动控制方式。