CN110794879A - 一种稳定氧气流量调节阀的pid调节方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳定氧气流量调节阀的PID调节方法及其控制系统，涉及氧气流量控制技术领域，具体包含如下步骤；步骤1，设定固定的调节阀开度，同时不断计算设定目标值和实际值的差值△F；步骤2，将设定目标值和实际值的差值△F按目标要求分成≥5%、≥4%、≥3%、≥2%、≥1%、<1%区间，分别设定比例系数；其中，△F越大，设定的比例系数越大，从而使调节速度加快，△F越小，设定的比例系数越小，从而使调节精度越高、波动越小，通过这种调节方法，供氧强度达39000立方/小时的转炉均能达到目标值从而使调节速度加快，△F越小，设定的比例系数越小，从而使调节精度越高、波动越小。达到控制目标，很好满足工艺要求。

Description

一种稳定氧气流量调节阀的PID调节方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及氧气流量控制技术领域，尤其涉及一种稳定氧气流量调节阀的PID调节方法及其控制系统。

背景技术

转炉炼钢的氧气流量调节精度要求非常高，工艺目标精度小于1%，峰值小于5%，调节时间小于5秒，调节过程中又因流量变化导致压力变化，压力变化后调节压力阀，又影响流量调节的精度，因此直接采用PID调节很难同时达到工艺目标精度要求。本专利公开了一种PID调节参数设置新方法，用于提高氧气调节的精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足一种稳定氧气流量调节阀的PID调节方法及其控制系统，有效地提高氧气调节的精度。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种稳定氧气流量调节阀的PID调节方法，具体包含如下步骤；

步骤1，设定固定的调节阀开度，同时不断计算设定目标值和实际值的差值△F；

步骤2，将设定目标值和实际值的差值△F按目标要求分成≥5%、≥4%、≥3%、≥2%、≥1%、<1%区间，分别设定比例系数；其中，△F越大，设定的比例系数越大，从而使调节速度加快，△F越小，设定的比例系数越小，从而使调节精度越高、波动越小。

作为本发明一种稳定氧气流量调节阀的PID调节方法的进一步优选方案，在步骤1中，开吹3秒内设定固定的调节阀开度。

作为本发明一种稳定氧气流量调节阀的PID调节方法的进一步优选方案，在步骤2中，根据不同的差值△F设定不同的PID比例系数，差值△F越大，比例值越大，差值△F越小，比例值越小，程序编制结束后观察使用效果，不断修正设定的比例值。

一种基于稳定氧气流量调节阀的PID调节方法的控制系统，包含设置在输气管上的氧气流量传感器、设置在输气管上的节流阀、通过自身转动调节所述节流阀的阀门开闭的电机、控制板；

其中，所述氧气流量传感器、电机分别与控制板连接；

所述控制板，根据氧气流量传感器检测的氧气流量，通过控制电机工作状态调节节流

阀阀门的开闭来调节氧气流量大小；

所述控制板采用PID算法控制电机工作状态。

作为本发明一种基于稳定氧气流量调节阀的PID调节方法的控制系统的进一步优选方案，还包括：与所述控制板连接的目标流量输入设备；

所述目标流量输入设备包括：红外遥控器或设置有流量调节按键的显示屏；

所述流量调节按键为触摸按键；

所述控制板采用模块化设计，所述控制板包括MCU主控芯片。

作为本发明一种基于稳定氧气流量调节阀的PID调节方法的控制系统的进一步优选方案，所述控制板还包括：用于与电机连接的电机驱动模块、用于与氧气流量传感器连接的传感器通信接口模块；所述电机驱动模块、传感器通信接口模块均与MCU主控芯片连接。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明提供的制氧机氧气流量控制系统，氧气流量传感器实时检测输气管内的氧气流量，并将氧气流量值传输给控制板，控制板根据接收到的氧气流量值，实时控制电机的正转、反转或停止等工作状态，电机转动调节节流阀阀门的开闭，从而达到实时连续控制氧气流量的目的，控制结果精准、稳定，可将误差控制在±0.1L/min以下，且调节过程迅速，省时省力。氧气流量传感器可采用制氧机原有配置的氧浓度/流量测量模块，这样仅在增加电机和节流阀的低廉成本的基础上，就可实现高智能化的流量调节。

本发明精度高、功能全面、组成简单、系统集成度好、成本大幅缩减、产品化难度地，对制氧机的智能化升级具有革命性的现实意义。

附图说明

图1是是本发明的调节方法流程图；

图2是本发明的系统结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围

一种稳定氧气流量调节阀的PID调节方法，如图1所示，具体包含如下步骤；

步骤1，设定固定的调节阀开度，同时不断计算设定目标值和实际值的差值△F；

步骤2，将设定目标值和实际值的差值△F按目标要求分成≥5%、≥4%、≥3%、≥2%、≥1%、<1%区间，分别设定比例系数；其中，△F越大，设定的比例系数越大，从而使调节速度加快，△F越小，设定的比例系数越小，从而使调节精度越高、波动越小。如表1所示。

表1

序号	冶炼区间	比例设定值	阀位开度
				1	开吹5秒内		设定前一炉结束开度
2	差值△F≥5%	0.02	PID调节后设定
				3	差值△F≥4%	0.15	PID调节后设定
4	差值△F≥3%	0.1	PID调节后设定
				5	差值△F≥2%	0.008	PID调节后设定
6	差值△F≥1%	0.005	PID调节后设定
				7	差值△F<1%	0.002	PID调节后设定

在步骤1中，开吹3秒内设定固定的调节阀开度。在步骤2中，根据不同的差值△F设定不同的PID比例系数，差值△F越大，比例值越大，差值△F越小，比例值越小，程序编制结束后观察使用效果，不断修正设定的比例值。

目前该调节方式已在转炉厂4个车间11台转炉上正常使用，主要还是编制PLC程序计算出设定目标值和实际值的差值△F，然后根据不同的差值△F设定不同的PID比例系数，差值△F越大，比例值越大，差值△F越小，比例值越小，程序编制结束后观察使用效果，不断修正设定的比例值，使效果达到最佳。

如图2所示，一种基于稳定氧气流量调节阀的PID调节方法的控制系统，包含设置在输气管上的氧气流量传感器、设置在输气管上的节流阀、通过自身转动调节所述节流阀的阀门开闭的电机、控制板；

其中，所述氧气流量传感器、电机分别与控制板连接；

所述控制板，根据氧气流量传感器检测的氧气流量，通过控制电机工作状态调节节流

阀阀门的开闭来调节氧气流量大小；

所述控制板采用PID算法控制电机工作状态。

作为本发明一种基于稳定氧气流量调节阀的PID调节方法的控制系统的进一步优选方案，还包括：与所述控制板连接的目标流量输入设备；

所述目标流量输入设备包括：红外遥控器或设置有流量调节按键的显示屏；

所述流量调节按键为触摸按键；

所述控制板采用模块化设计，所述控制板包括MCU主控芯片。

作为本发明一种基于稳定氧气流量调节阀的PID调节方法的控制系统的进一步优选方案，所述控制板还包括：用于与电机连接的电机驱动模块、用于与氧气流量传感器连接的传感器通信接口模块；所述电机驱动模块、传感器通信接口模块均与MCU主控芯片连接；

所述控制板还包括：用于与显示屏连接的显示驱动模块、用于与红外遥控器无线通信的红外接口模块；所述显示驱动模块、红外接口模块均与MCU主控芯片连接。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种稳定氧气流量调节阀的PID调节方法，其特征在于：具体包含如下

步骤；

步骤1，设定固定的调节阀开度，同时不断计算设定目标值和实际值的差值△F；

步骤2，将设定目标值和实际值的差值△F按目标要求分成≥5%、≥4%、≥3%、≥2%、≥1%、<1%区间，分别设定比例系数；其中，△F越大，设定的比例系数越大，从而使调节速度加快，△F越小，设定的比例系数越小，从而使调节精度越高、波动越小。

2.根据权利要求1所述的一种稳定氧气流量调节阀的PID调节方法，其特征在于：在步骤1中，开吹3秒内设定固定的调节阀开度。

3.根据权利要求1所述的一种稳定氧气流量调节阀的PID调节方法，其特征在于：在步骤2中，根据不同的差值△F设定不同的PID比例系数，差值△F越大，比例值越大，差值△F越小，比例值越小，程序编制结束后观察使用效果，不断修正设定的比例值。

4.一种基于权利要求1至3任一项所述的稳定氧气流量调节阀的PID调节方法的控制系统，其特征在于：包含设置在输气管上的氧气流量传感器、设置在输气管上的节流阀、通过自身转动调节所述节流阀的阀门开闭的电机、控制板；

其中，所述氧气流量传感器、电机分别与控制板连接；

所述控制板，根据氧气流量传感器检测的氧气流量，通过控制电机工作状态调节节流阀阀门的开闭来调节氧气流量大小；

所述控制板采用PID算法控制电机工作状态。

5.根据权利要求4所述的一种基于稳定氧气流量调节阀的PID调节方法的

控制系统，其特征在于：还包括：与所述控制板连接的目标流量输入设备；

所述目标流量输入设备包括：红外遥控器或设置有流量调节按键的显示屏；

所述流量调节按键为触摸按键；

所述控制板采用模块化设计，所述控制板包括MCU主控芯片。

6.根据权利要求4所述的一种基于稳定氧气流量调节阀的PID调节方法的

控制系统，其特征在于：所述控制板还包括：用于与电机连接的电机驱动模块、用于与氧气流量传感器连接的传感器通信接口模块；所述电机驱动模块、传感器通信接口模块均与MCU主控芯片连接；

所述控制板还包括：用于与显示屏连接的显示驱动模块、用于与红外遥控器无线通信的红外接口模块；所述显示驱动模块、红外接口模块均与MCU主控芯片连接。

Images