一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置及方法，該裝置包括電子秤、DCS控制系統(tǒng)、變頻器以及原料泵，其中，DCS控制系統(tǒng)中包括比較器，該方法的電子秤可以實時測量進(jìn)料后的剩余原料重量，將實時測量值讀入DCS控制系統(tǒng)，與DCS控制系統(tǒng)計算的實時理論值比較，形成閉環(huán)控制回路，DCS控制系統(tǒng)可根據(jù)原料泵的流量，有手動和自動兩種控制方式。本發(fā)明控制精度高，響應(yīng)速度快，實時性強(qiáng)，不存在滯后現(xiàn)象，不會產(chǎn)生累積誤差并有良好的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置及方法，特別是涉及一種能精確控制小流量液體進(jìn)料量的中、小型進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在中、小型實驗裝置上進(jìn)行各種實驗研究的過程中，進(jìn)料量需嚴(yán)格控制，尤其是每個瞬間進(jìn)料量都應(yīng)保持恒定不變，才能使整個過程的工藝參數(shù)保持不變。如加氫(或有催化劑存在的反應(yīng))工藝過程中的空速就是一個與進(jìn)料量相關(guān)的重要參數(shù)之一，空速是指單位時間進(jìn)入反應(yīng)器的原料量與反應(yīng)器催化劑藏量之比:
[0003]空速=進(jìn)料量/催化劑藏量=(總量/時間)/催化劑藏量
[0004]通常反應(yīng)器的催化劑藏量是固定的，進(jìn)料量影響空速。如果進(jìn)料量不是恒定值，那么空速也不是恒定值，反應(yīng)生成的產(chǎn)物也不能真實地反映出催化劑的性能或原料的性能。
[0005]另外，進(jìn)行物料平衡的計算和產(chǎn)品產(chǎn)率的計算，均需要精確的進(jìn)料量來完成。如產(chǎn)品產(chǎn)率通過下式計算:
[0006]某一產(chǎn)品產(chǎn)率=(該產(chǎn)品重量/進(jìn)料量)X 100%
[0007]因此，在試驗過程中，穩(wěn)定的進(jìn)料量是保證試驗成功的一個重要參數(shù)。對小流量液體而言，穩(wěn)定的進(jìn)料量尤為重要，因為微小的誤差會使整個試驗無代表性，無法正確分析試驗數(shù)據(jù)，甚至導(dǎo)致誤判。
[0008]常用的兩種進(jìn)料控制方法如下:
[0009]1.采用流量計和控制調(diào)節(jié)閥聯(lián)合控制進(jìn)料量。該方法對于控制瞬時計量的小流量液體進(jìn)料的難度較大，小流量的劑量很難選，且受溫度、壓力影響，導(dǎo)致精確度差，且造價聞。
[0010]2.采用電子秤與原料泵聯(lián)合控制進(jìn)料量。該方法是將原料油罐放在電子秤上，根據(jù)電子秤顯示的數(shù)值，手動調(diào)節(jié)原料泵流量，反復(fù)多次才能達(dá)到試驗要求的量。但是，泵的進(jìn)料速率會隨著原料量的減少而遞減，且不能保證泵在一定轉(zhuǎn)速下進(jìn)料穩(wěn)定。要經(jīng)常標(biāo)定泵的進(jìn)料量，以保證進(jìn)料相對穩(wěn)定。因此整個過程的進(jìn)料量不穩(wěn)定。
[0011]由此可見，上述現(xiàn)有的進(jìn)料控制裝置及方法，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種精確控制進(jìn)料量的裝置及方法，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。
[0012]有鑒于上述現(xiàn)有的進(jìn)料系統(tǒng)控制裝置及方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種先進(jìn)的進(jìn)料系統(tǒng)控制裝置及方法，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的進(jìn)料系統(tǒng)控制裝置及方法，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)過反復(fù)試驗及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的進(jìn)料系統(tǒng)控制裝置及方法存在的缺陷，而提供一種先進(jìn)的進(jìn)料系統(tǒng)控制裝置及方法，所要解決的技術(shù)問題是使現(xiàn)有的進(jìn)料系統(tǒng)可以連續(xù)平穩(wěn)、精確的控制液體進(jìn)料量，小流量達(dá)到1%FS，所選用的電子秤分度值有多高，控制精度就能達(dá)到多高。
[0014]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置，包括:電子秤、DCS控制系統(tǒng)、變頻器以及原料泵。電子秤連接DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)連接變頻器，變頻器連接原料泵，原料泵與電子秤相連，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中，DCS控制系統(tǒng)中包括比較器。
[0015]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，包括以下步驟:首先，設(shè)定DCS控制系統(tǒng)的給定值以及相關(guān)參數(shù)，電子秤測量初始原料重量，將此初始測量值讀入DCS控制系統(tǒng)；接著，DCS控制系統(tǒng)通過程序計算初始理論值，利用比較器，與初始測量值比較，得到兩者的偏差，用偏差的正負(fù)調(diào)節(jié)DCS控制系統(tǒng)輸出值大??；然后，將DCS控制系統(tǒng)的輸出值傳輸給變頻器，偏差大于零，則控制系統(tǒng)的輸出增大，變頻器的頻率增加，原料泵的轉(zhuǎn)速增大，偏差小于零，則控制系統(tǒng)的輸出減小，變頻器的頻率降低，原料泵的轉(zhuǎn)速減小，從而調(diào)節(jié)輸出的原料進(jìn)料量；最后，電子秤實時測量進(jìn)料后的剩余原料重量，將實時測量值讀入DCS控制系統(tǒng)，與DCS控制系統(tǒng)計算的實時理論值比較，形成閉環(huán)控制回路。
[0016]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。
[0017]前述的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其中所述的DCS控制系統(tǒng)采用PID方法調(diào)節(jié)
輸出值。
[0018]前述的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其中所述的電子秤的實時測量值采用RS232串口通信讀入DCS控制系統(tǒng)。
[0019]前述的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其中所述的DCS控制系統(tǒng)可根據(jù)原料泵的流量，有手動和自動兩種控制方式。
[0020]前述的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其中所述的手動控制方式是手動設(shè)置DCS控制系統(tǒng)的輸出值。
[0021]前述的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其中所述的自動控制方式是先通過同步將讀入DSC控制系統(tǒng)的初始測量值設(shè)定為初始理論值，然后系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)到自動控制方式。
[0022]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置及方法至少具有下列優(yōu)點及有益效果:
[0023]1.本發(fā)明控制精度高，響應(yīng)速度快，實時性強(qiáng)，不存在滯后現(xiàn)象；
[0024]2.本發(fā)明不會產(chǎn)生累積誤差，并具有良好的穩(wěn)定性；
[0025]3.本發(fā)明可以連續(xù)平穩(wěn)、精確的控制液體進(jìn)料量，特別是對于小流量，精度能達(dá)到1%FS。電子秤分度值越高，控制精度就越高。進(jìn)料以重量計算，直觀、方便，且成本低。
[0026]4.本發(fā)明的操作簡單、精確度高、易控制、可靠性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各種實驗室中、小型試驗中，進(jìn)行工藝研究和科學(xué)實驗。
[0027]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置及方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置及方法的流程方框圖。
[0030]圖3為本發(fā)明一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置及方法的測量值與理論值的關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0031]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置及方法其【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0032]請參閱圖1所示，本發(fā)明提出了一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置，包括:電子秤、DCS控制系統(tǒng)、變頻器以及原料泵。電子秤連接DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)連接變頻器，變頻器連接原料泵，原料泵又與電子秤相連，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中，DCS控制系統(tǒng)中設(shè)有比較器。
[0033]請參閱圖1、圖2所示，本發(fā)明提出了一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，在一個實施例中，某裝置的進(jìn)料量是100g/h，包括以下步驟:
[0034]1.首先，在DCS控制系統(tǒng)中輸入給定值以及相關(guān)參數(shù)，其中，給定值是工藝要求的進(jìn)料量，即單位時間重量(g/h)或者單位時間流量(ml/h)，在本實施例中給定值是100g/h，相關(guān)參數(shù)是:比例(取值范圍480?520)、積分(取值范圍280?320)、前饋(取值范圍80?120)、比重(原料實際測量比重)和警限(取值范圍5?15)，電子秤測量初始原料重量，采用RS232串口通信將測量值讀入DCS控制系統(tǒng)；
[0035]2.接著，在自動控制方式下，先通過同步將讀入DSC控制系統(tǒng)的初始測量值5000g設(shè)定為初始理論值5000g，此時測量值與理論值相同。同步后，DCS控制系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)到自動控制方式，同步后的理論值是同步后的實時測量值減去給定值的累積值，故理論值可根據(jù)給定值的累積值的不斷增大而不停的遞減，其中，測量值范圍一般在Og?60000g，理論值范圍一般在Og?60000g，請參閱圖3所示，圖3中直線為理論值，曲線為測量值，在實驗過程中，通過DCS控制系統(tǒng)中的程序控制，實時測量值始終與實時理論值利用比較器進(jìn)行比較，用測量值減去理論值得到兩者的偏差，偏差的范圍一般在±(0.1%?0.5% )，偏差等于零，說明原料進(jìn)料量穩(wěn)定，偏差大于零或小于零，說明原料進(jìn)料量不穩(wěn)定；
[0036]3.然后，如果偏差>0，采用PID方法，使DCS控制系統(tǒng)的輸出增大，變頻器的頻率增加，原料泵的轉(zhuǎn)速增大，進(jìn)而進(jìn)料量增大，；如果偏差<0，采用PID方法，使DCS控制系統(tǒng)的輸出減小，變頻器的頻率降低，原料泵的轉(zhuǎn)速減小，進(jìn)而進(jìn)料量減小，其中，頻率值范圍一般在OHz?50Hz，P范圍一般在100?999，I范圍一般在100?999。通過DCS控制系統(tǒng)、變頻器和原料泵，使電子秤的測量值始終在理論值附近，保證進(jìn)料穩(wěn)定且無累積誤差。
[0037]4.最后，電子秤實時測量進(jìn)料后的剩余原料重量，將實時測量值讀入DCS控制系統(tǒng)，與DCS控制系統(tǒng)計算的實時理論值比較，形成閉環(huán)控制回路。
[0038]當(dāng)運轉(zhuǎn)周期較長時，需要在實驗過程中加原料。加原料時切換到手動控制方式。此時原料泵的輸出值保持為之前的輸出值，加油完畢，直接改為自動同步操作即可。
[0039]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置，其特征在于包括:電子秤、DCS控制系統(tǒng)、變頻器以及原料泵，電子秤連接DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)連接變頻器，變頻器連接原料泵，原料泵與電子秤相連，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中，DCS控制系統(tǒng)中包括比較器。
2.一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，包括以下步驟: 首先，用電子秤測量初始原料重量，將此初始測量值讀入DCS控制系統(tǒng)； 接著，DCS控制系統(tǒng)通過程序計算初始理論值，利用比較器，與初始測量值比較，得到兩者的偏差，用偏差的正負(fù)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的輸出值大小； 然后，將DCS控制系統(tǒng)的輸出值傳輸給變頻器，偏差大于零，則控制系統(tǒng)的輸出增大，變頻器的頻率增加，原料泵的轉(zhuǎn)速增大，偏差小于零，則控制系統(tǒng)的輸出減小，變頻器的頻率降低，原料泵的轉(zhuǎn)速減小，從而調(diào)節(jié)輸出的原料進(jìn)料量； 其特征在于，電子秤實時測量進(jìn)料后的剩余原料重量，將實時測量值讀入DCS控制系統(tǒng)，與DCS控制系統(tǒng)計算的實時理論值比較，形成閉環(huán)控制回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其特征在于其中所述的DCS控制系統(tǒng)采用PID方法調(diào)節(jié)輸出值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其特征在于其中所述的電子秤的實時測量值采用RS232串口通信讀入DCS控制系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其特征在于其中所述的DCS控制系統(tǒng)可根據(jù)原料泵的流量，有手動和自動兩種控制方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其特征在于其中所述的手動控制方式是手動設(shè)置DCS控制系統(tǒng)的輸出值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種進(jìn)料系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其特征在于其中所述的自動控制方式是先通過同步將讀入DSC控制系統(tǒng)的初始測量值設(shè)定為初始理論值，然后系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)到自動控制方式。
【文檔編號】B01J4/02GK104001454SQ201410185474
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】蔡素玲, 郭金亮 申請人:洛陽凱美勝石化設(shè)備有限公司