乳化液浓度自动检测及其配比系统
王晓丽
(西安工业学院机电学院,陕西西安710054)
摘 要: 介绍以工控机为控制核心的乳化液浓度检测与自动配比系统,该系统可实现对乳化液浓度的在线检测和实时监控的有机结合。考虑到配液过程中对超调量的限制以及执行机构的特点,采用了限定范围的PI控制算法,提高了配液效率。
关键词: 乳化液浓度;检测;自动配比系统
中图分类号:TP273.5 文献标识码:B 文章编号:1001-0874(2006)03-0052-02
Aut o mati c Testing and M ixi n g Syst em of E m ulsi o n
WANG X iao-li
(Depart m ent ofM echan i ca l and E l ectrical Eng i nee ri ng,X i an Instit ute o f T echno logy,X i an710032,Ch i na) Abstract: The paper intr oduces t h e testi n g and auto m atic m ix i n g syste m o f e m ulsion concentration based on I PC, w hich realizes t h e co mb i n ation o f on-li n e testi n g and auto m atic m ix i n g o f e mu lsi o n.Consi d ering the li m it o f over-dosage i n the course ofm i x i n g and the characteristic o f the actuator,t h e restricted PI contr o l algo rithm is adopted. And the m i x i n g effic iency is g reatly i m proved.
Keyw ords: e m u lsi o n;concentration;testi n g;au to m atic m i x i n g syste m
1 引言
乳化液作为液压支架的工作介质,直接影响到液压支架的使用寿命。浓度过低会影响抗硬水能力、防锈效果和润滑性;过高会增加生产成本、降低消泡能力和增大对橡胶密封材料的溶胀性。
在实际生产中,对乳化液浓度的检测手段通常采用折光仪检验法和破乳法。这两种方法都需要人工取样与目测读数,因而精度低、取样后等待检验的时间长,不能实现在线检测。
目前,对乳化液的配制方式,已经从手控配液发展到自动配液。但如何使自动配液系统操作更为方便,为此,研制了一种以工控机为控制核心的新型乳化液自动检测和配比系统,该系统不仅能实现乳化液浓度的在线检测,而且可以将乳化液浓度的检测和自动配比有机地结合起来。
2 系统结构及工作原理
乳化液的自动检测和配比系统是以研华I PC610P4工控机为控制核心,与各种传感器及执行机构共同构成闭环控制系统。系统主要由工控机及各种功能板卡,液位传感器、浓度传感器、步进电机、油泵等组成,系统结构如图1
所示。
图1 系统结构示意图
系统的工作原理是:根据乳化液的设定浓度值以及浓度传感器检测到的实际浓度值计算出浓度偏差,通过一定的控制算法,得出步进电机的转速,利用HY6220计数卡向步进电机发送合适的脉冲,控制步进电机的转速,进而控制了乳化油向乳化液箱的供油流量。通过控制乳化油的进油量,使乳化油的流量和清水流量之比达到某一范围,即可保证乳
化液浓度值达到设定要求。该系统在乳化液箱内部安装了液位开关,并通过数字量输入板卡HY6110可实时检测高低液位。液位高度超出最高警戒限时,通过HY6160板卡关闭水阀和步进电机,停止配液;液位高度低于最低警戒限时,系统声光报警。3 软件设计及控制算法
(1)软件设计
计算机软件的设计与开发是实现乳化液自动检测与配比系统功能的关键部分,为了便于使用者操作,系统软件基于W i n do w s 操作系统,以V isua l C ++6.0为编程工具编写。
整个系统软件分为控制器和监视器两大部分。每一部分都由一组互相密切协作的进程构成,每一个进程仅完成一项或几项任务,其功能、彼此之间的数据接口都经过严格的定义。控制器和监视器的程序流程图如图2、3所示
:图2
主程序流程图图3 监视程序流程图
(2)控制算法
系统软件的控制算法采用限定范围的PI 控制算法,其基本思想是:①当溶液浓度明显低于设定浓度时,尽可能增大乳化油的流量,使溶液浓度尽快接近目标浓度值;②配液过程中浓度达到一定值时,采用另一个控制量,避免一开始就使用PI 而导致过饱和的情况,导致控制超调;③在接近目标浓度值时,采用PI 控制算法进行浓度控制,确保在不超过浓度上限的条件下,进行最有效的配比。具体做法为:将浓度区间从低到高分成四个部分,用C 0表示目标浓度,C P 表示过程浓度。如图4
所示。图4 浓度区间划分示意图 图中的C 1、C 2、C 0、C 3为根据配液实际情况划分的浓度区间。当过程浓度C P 油流量进行配液,使过程浓度迅速达到C 1以上;当过程浓度C 1C 3,用很小的乳化油流量进行配液,使过程浓度很快回到C 2和C 3之间;当过程浓度C 24 结语
本文所研究的乳化液自动配比系统,不仅可实
现乳化液的自动配液,而且可在线检测乳化液的浓
度,该方法将乳化液的检测和配比有机的结合起来,保证了乳化液浓度的精确度以及配液的实时性。系统软件采用限定范围的PI 控制算法,具有如下优点:①缩短了控制过程的响应时间;②避免了执行机构的频繁动作,延长了执行机构的使用寿命;③在目标浓度点附近使用PI 控制算法,提高了控制精度。参考文献:
[1] 吴晓兰,陆泉.乳化液配制方式的发展[J].煤矿机械,1999
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[2] 马维绪,许昭提.乳化液泵站[M ].北京:煤炭工业出版社,
1987
[3] 谢剑英.微型计算机控制技术[M ].北京:国防工业出版社,2001作者简介:王晓丽(1976-),女,讲师。2003年毕业于西安矿业学院,现在西安工业学院测量与控制技术研究所工作。
(收稿日期:2005-11-18;责任编辑:陈锡强)
