CN114167716A - 一种基于流量控制的调节型电动执行方法和机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于流量控制技术领域，具体涉及一种基于流量控制的调节型电动执行方法和机构；本方法包括：获取DCS控制系统所发送的流量调节信号；所述流量调节信号由DCS控制系统根据管道实际检测流量和管道需求流量得到；根据流量调节信号得到阀门调节方向，根据阀门调节时间计算阀门调节速度；根据所述阀门调节方向、阀门调节时间和阀门调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度。本发明加快了电动执行机构的响应速度，减少了系统延迟的情况；同时，电动执行机构本身具有PID模糊算法，根据流量控制调节指令和管道实际流通量来自动控制阀门开度，可有效避免调节振荡、过冲等情况的发生，调节速度快、精度高。
Description
技术领域
本发明属于流量控制技术领域，具体涉及一种基于流量控制的调节型电动执行方法和机构。
背景技术
如今市面上的基于DCS控制系统的流量控制都是将实际需求流量与流量计获得的管道实际流量进行比较，通过DCS控制系统向电动执行机构发送阀门开度指令来实现阀门的开度控制，但是DCS控制系统的流量控制基于阀门开度控制，属于间接控制，存在系统延迟且由于滞后相应情况的存在，部分场合存在电控执行机构的控制振荡情况，甚至可能会导致跳机事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：解决现有的DCS控制系统向电动执行机构发送阀门开度指令时存在的系统延迟问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于流量控制的调节型电动执行方法，包括：
获取DCS控制系统所发送的流量调节信号；所述流量调节信号由DCS控制系统根据管道实际检测流量和管道需求流量得到；
根据流量调节信号得到阀门调节方向，根据阀门调节时间计算阀门调节速度；
根据所述阀门调节方向、阀门调节时间和阀门调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度。
进一步，根据流量调节信号得到阀门调节方向，根据阀门调节时间计算阀门调节速度，包括：
计算管道需求流量与管道实际检测流量之间的差值；
获取差值、阀门调节时间和阀门调节速度之间的函数模型；
DCS控制系统根据所述差值和所述函数模型，计算出阀门调节时间与阀门调节速度，所述阀门调节时间与阀门调节速度通过输出至电动执行机构的控制电流体现。
进一步，根据所述阀门调节方向、阀门调节时间和阀门调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度，包括：
获取阀门实际开合角度；
比较阀门实际开合角度与阀门目标开合角度，确认数值是否相等，在数值相等时，调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度完成。
进一步，所述控制电流为4-20mA之间的任意一个控制电流；
进一步，所述DCS系统包括PID控制模块，所述PID控制模块用于根据历史阀门开合角度和当前阀门角度进行模糊算法得到流量调节信号，所述历史阀门开合角度为连续每隔预设时间所采集的阀门开合角度所构成的集合。
一种基于流量控制的调节型电动执行机构，包括：
接收模块，用于接收DCS控制系统发送的流量调节信号；
数据获取模块，获取用户输入的阀门调节时间；
数据处理模块，根据流量调节信号得到阀门调节方向，根据阀门调节时间计算阀门调节速度；
控制模块，用于根据所述阀门调节方向、阀门调节时间和阀门调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度。
一种网络侧服务端，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述任一项所述的一种基于流量控制的调节型电动执行方法。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的一种基于流量控制的调节型电动执行方法。
本发明的有益效果是：本发明通过DCS控制系统向电动执行系统传递流量信号，使得电动执行机构DCS控制系统中直接获取流量控制调节指令，加快了电动执行机构的响应速度，减少了系统延迟的情况。同时，电动执行机构本身具有PID模糊算法，根据流量控制调节指令和管道实际流通量来自动控制阀门开度，可有效避免调节振荡、过冲等情况的发生，调节速度快、精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
图1是根据本发明第一实施方式提供的基于流量控制的调节型电动执行方法流程图；
图2是根据本发明第二实施方式提供的基于流量控制的调节型电动执行机构的结构示意图；
图3是根据本发明第三实施方式提供的网络侧服务端的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
DCS的流量控制基于阀门开度控制，属于间接控制，存在系统延迟，且部分存在振荡情况，极端情况下甚至会导致跳机事故的发生，为此，本发明提供了一种基于流量控制的调节型电动执行方法和机构。
本发明的第一实施方式涉及一种基于流量控制的调节型电动执行方法，如图1所示，包括：
步骤101，获取DCS控制系统所发送的流量调节信号；流量调节信号由DCS控制系统根据管道实际检测流量和管道需求流量得到。
具体实施时，流量计设置在管道之中，流量计实时计测管道之中液体的实际检测流量，并将实际检测流量变换为电信号输出至DCS控制系统。DCS控制系统根据工况运行情况，计算出实际需求流量，将实际需求流量与流量计获取的管道实际流量比较，以此向电动执行机构发出流量调节指令，调节型电动执行机构获取DCS控制系统发出的流量调节指令。
当实际需求流量小于管道实际流量时，DCS控制系统向电动执行机构发出流量调节指令，降低DCS控制系统的输出电流，当实际需求流量大于管道实际流量时，则通过DCS控制系统输出较大的控制电流至电动执行机构，使得电动执行机构进行阀门调节。
在实际运行时，DCS控制系统通常加载PID控制模块，以进行模糊算法，通过PID模糊算法，不断向电动执行机构发出阀位调节指令，以保证实际需求流量与管道实际流量相一致。PID控制模块的自我调节，管道内的液体流量能够在设定的流量范围内维持稳定。
DCS控制系统向电动执行机构发出的流量调节指令信号为4-20mA的电流，当需要阀门开度为0％，即全关时，DCS控制系统输出电流为4mA；当需要阀门开度为25％时，输出电流为8mA；当需要阀门开度为50％时，输出电流12mA；当需要阀门开度为75％时，输出电流16mA；当需要阀门开度为100％，即全开时，输出电流20mA。在一定范围内，DCS控制系统输出至电动执行机构的控制电流越大，则阀门的开度越大，反之，DCS控制系统输出至阀门的电流越小，则阀门的开度越小。
DCS控制系统在比较实际需求流量与管道实际流量后，通过PID模糊算法，不断向电动执行机构发出阀位调节指令，以保证最终实际需求流量与管道实际流量相一致。
步骤102，根据流量调节信号得到阀门调节方向，根据阀门调节时间计算阀门调节速度。
具体而言，步骤101中提及了流量调节信号的输出形式为电流，电流的强弱代表了需要阀门开度a’。本步骤实施中，首先需要获取当前阀门开合的角度a，根据当前开合角度a和所述需要阀门开度a’计算出未来阀门需要调节的方向，例如阀门调节方向为“角度加大”。
其中，阀门调节时间为工作人员预设的。例如，本方法所应用的机构中加载了选择系统，该选择系统中设置有多个阀门开合时间的选项，用户可以通过手动或输入的方式选择所述阀门开合时间作为本步骤中所提及的阀门调节时间。再例如，阀门调节时间为系统根据预设的算法随机生成。再例如阀门调节时间为工作人员通过输入设备自行输入。
根据步骤101中所得出的当前开合角度a和所述需要阀门开度a’之间的差值得出待调整的角度b，再根据所述差值计算出阀门调节速度v，阀门调节速度v＝待调整的角度b/阀门调节时间t。
步骤103，根据所述阀门调节方向、阀门调节时间和阀门调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度。
具体而言，获取阀门实际开合角度；比较阀门实际开合角度与阀门目标开合角度，确认数值是否相等，在数值相等时，调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度完成。
其中，阀门实际开合角度通过角传感器来进行实时采集。阀门目标开合角度即为步骤102中所说的阀门开度a’。
本发明通过DCS控制系统向电动执行机构传递流量调节信号，使得本方法所对应的电动执行直接获取流量调节信号，流量调节信号的传输采用了电流的表现形式，该表现形式加快了电动执行机构的响应速度，减少了系统延迟。同时，电动执行机构本身具有PID模糊算法，根据流量控制调节指令和管道实际流通量来自动控制阀门开度，可有效避免调节振荡、过冲等情况的发生，调节速度快、精度高。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
整体地，一种基于流量控制的调节型电动执行方法，包括：
通过流量计获取管道实际检测流量M1；
通过管道实际检测流量M1和管道需求流量M2计算出差值ΔM；
根据所述差值ΔM，DCS控制系统向电动执行机构发送流量调节信号；
电动执行机构获取DCS控制系统所发送的流量调节信号；
根据流量调节信号得到阀门调节方向；
获取阀门调节时间T；
通过差值ΔM和阀门调节时间T来计算出阀门调节速度V；
根据阀门调节方向、阀门调节时间T和阀门调节速度V调节电动执行机构的阀门开合角度。
期间DCS控制系统每隔预设时间采集所述阀门开合角度θ，根据历史阀门开合角度和当前阀门角度采用模糊算法，不断向电动执行机构发送流量调节信号，使得管道内的液体流量能够在设定的流量范围内维持稳定。
本发明的第二实施方式涉及了一种基于流量控制的调节型电动执行机构，如图2所示，包括接收模块201，数据获取模块202，数据处理模块203，控制模块204。
具体地说，接收模块201，用于接收DCS控制系统发送的流量调节信号；数据获取模块202，获取用户输入的阀门调节时间；数据处理模块203，用于根据流量调节信号得到阀门调节方向，根据阀门调节时间计算阀门调节速度；控制模块204，根据所述阀门调节方向、阀门调节时间和阀门调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度。
不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
与现有技术相比，本实施方式提供了一种基于流量控制的调节型电动执行机构，通过获取DCS控制系统中的流量调节信号来对阀门的开度进行调节，减少了传统方式中通过DCS控制系统直接对阀门开度进行控制带来的系统延迟的问题，可有效避免调节振荡、过冲等情况的发生，调节速度快、精度高。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本发明第三实施方式涉及一种网络侧服务端，如图3所示，包括至少一个处理器301；以及，与至少一个处理器301通信连接的存储器302；其中，存储器302存储有可被至少一个处理器301执行的指令，指令被至少一个处理器301执行，以使至少一个处理器301能够执行上述的基于流量控制的调节型电动执行方法。
其中，存储器302和处理器301采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器301和存储器302的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器301处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器301。
处理器301负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器302可以被用于存储处理器301在执行操作时所使用的数据。
本发明第四实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现第一实施方式中的一种基于流量控制的调节型电动执行方法。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.一种基于流量控制的调节型电动执行方法，其特征在于，应用于电动执行机构，包括：
获取DCS控制系统所发送的流量调节信号；所述流量调节信号由DCS控制系统根据管道实际检测流量和管道需求流量得到；
根据流量调节信号得到阀门调节方向，根据阀门调节时间计算阀门调节速度；
根据所述阀门调节方向、阀门调节时间和阀门调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度。
2.根据权利要求1所述的一种基于流量控制的调节型电动执行方法，其特征在于，DCS控制系统根据管道实际检测流量和管道需求流量得到流量调节信号，包括：
计算管道需求流量与管道实际检测流量之间的差值；
获取差值、阀门调节时间和阀门调节速度之间的函数模型；
根据所述差值和所述函数模型，计算出阀门调节时间与阀门调节速度，所述流量调节信号通过输出电动执行机构的控制电流体现。
3.根据权利要求1所述的一种基于流量控制的调节型电动执行方法，其特征在于，根据所述阀门调节方向、阀门调节时间和阀门调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度，包括：
获取阀门实际开合角度；
比较阀门实际开合角度与阀门目标开合角度，确认数值是否相等，在数值相等时，调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度完成。
4.根据权利要求2所述的一种基于流量控制的调节型电动执行方法，其特征在于，所述控制电流为4-20mA之间的任意一个控制电流。
5.根据权利要求1所述的一种基于流量控制的调节型电动执行方法，其特征在于，所述DCS系统包括PID控制模块，所述PID控制模块用于根据历史阀门开合角度和当前阀门角度进行模糊算法得到流量调节信号，所述历史阀门开合角度为连续每隔预设时间所采集的阀门开合角度所构成的集合。
6.一种基于流量控制的调节型电动执行机构，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收DCS控制系统发送的流量调节信号；
数据获取模块，用于获取用户输入的阀门调节时间；
数据处理模块，用于根据流量调节信号得到阀门调节方向，根据阀门调节时间计算阀门调节速度；
控制模块，用于根据所述阀门调节方向、阀门调节时间和阀门调节速度调节电动执行机构的阀门开合角度。
7.一种网络侧服务端，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至5中任一项所述的基于流量控制的调节型电动执行方法。
8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的基于流量控制的调节型电动执行方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220311 |