关于物料滴加方案和坛友们探讨一下

现在有两种物料需要用计量泵分别从计量罐滴加到主反应釜，工艺要求很简单，就是要求在固定的时间内比如三十分钟内两者同时滴加完就行。计量罐主要靠称重来计量，计量泵可以远程控制速率。我这边有两种控制方案和大家探讨一下，第一种方案是操作员设定需要的滴加量KG和滴加时间MIN，两者相除就是需要的滴加速度KG/MIN，把这个值直接作为PID控制计量泵的SV设定值，而实时的滴加速度就是取六十秒前的重量减去现在的重量除以时间，为了平缓可以在加一个移动平均处理一下数据就是实时滴加的速度作为PID控制计量泵的PV值。第二种方案复杂一点是把设定需要的滴加量减去已经完成滴加的量除以（滴加要求的设定时间减去已经进行滴加的时间），讲白了就是剩余的滴加量除以剩余的滴加时间为剩下来时间如果要完成滴加需要的滴加速度，把这个作为PID控制计量泵的SV设定值，实时的滴加速度和第一个方案一样的做法，两个方案就是SV的取法有点问题，第二个方案的问题就是SV会在变化，我有点担心控制不稳，第一个就要可调节性差，快滴加一大半了也看不出有没有问题，一条路走到黑，大家有什么好的见解吗

理想很丰满 现实很骨感！结合现场设备实际安装情况考虑吧，如果是理想的两种都可以。考虑加入量，管道尺寸，称重的偏差率。计量罐多大，加入量小的话，应该在反釜上方安装个滴加罐（称重）较好。如果计量罐在一层，靠泵往打到反应釜，考虑管道存留量吧，还要计量罐称重偏差，是否是软连接，完全消除应力带来的影响。最好是设计合理，用流量计计量，流量计管道保证不空管（可以考虑增加回流管路）。

第一种方案简单直接，对操作员的要求较低，便于实施。但这种固定滴加速度可能在实际操作中对于流体的动态变化反应不够及时，存在过量或不足的风险。

第二种方案更为灵活，能根据实时情况调整滴加速度，更符合动态调整的需求。虽然SV值的持续变化可能导致控制上的挑战，但这种方法可以更精准地控制物料的加入，特别是在接近目标量时可以更细致地调节，避免超出所需量。

建议可以结合实际操作经验和具体工艺要求，进行初步试验评估哪种方案更适合你们的系统。如果系统变化不大且对精度要求不高，可以选择第一种方案；若对精度和调节灵活性有较高要求，建议尝试实施第二种方案，并且加强对PID参数的调试，以确保控制系统的稳定性。你也可以考虑设置一个安全阈值，以防超量滴加。
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第一种方案简单且直接，适合滴加量和时间相对固定的情况。操作直观，易于实现和调试，但缺点是缺乏灵活性，无法根据实际滴加进程自动调整滴加速度。

第二种方案更加智能和灵活，能够根据剩余时间和剩余量实时调整滴加速度，更适合对精度要求高的场合。但这种方案的控制算法相对复杂，需要更精细的PID参数调整，以确保控制系统的稳定性和响应速度。

建议根据实际生产需求和现场条件选择合适的方案。如果工艺对滴加精度和完成时间有较高要求，可以考虑采用第二种方案，并在生产前进行充分的模拟和测试，确保控制系统能够稳定运行。如果工艺要求相对宽松，或是预算和技术支持有限，第一种方案则可能更为合适。
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计算出了PID控制器的SV，PID控制器的PV呢？？

用称重间接得到流量可行，不过我建议采用重量一有变化，靠计时算出流量，如现在重量为100.1，经过20秒变成了100.0，就算出流量，就是0.3公斤/分钟，当然也可以以小时为单位，就是18公斤/小时。
程序上要忽略掉数值跳动，当历史重量比现重量大时，忽略。当然也可这样处理，当数值跳下0.1公斤时，记住计时A，然后另一计B时开始计时，延时5秒后才如果数值还是没上跳，就用A作为分母计算流量，同时把B计时赋给A计时。
一般滴加差个几分钟不成问题。
算出滴加流量，一开始不知道流量大小，你那计量泵应该是靠改变电机频率来调节流量，起先是靠经验给电机一个频率，启动泵工作，当电子秤跳变时，就能获得一个流量，用个公式就可以计算出电机需要的频率，你可以在数值跳变计算出流量的时候，就可以计算修正后的频率，如现在的频率是30HZ，流量为5公斤每分钟，而设定流量为6公斤每分钟，那么修正后的频率为36HZ。这不需要PID运算来处理，也不需要经常计算。

请外面自控工程师来搞啊

如果计时B没计到5秒，又跳上，就把B计时加到A上，B计时清零。

濠梁知乐 发表于 2024-10-17 10:10
计算出了PID控制器的SV，PID控制器的PV呢？？

PV 也是计算出来的，就是滴加进去量除以时间呗

新昌小徐 发表于 2024-10-17 10:41
用称重间接得到流量可行，不过我建议采用重量一有变化，靠计时算出流量，如现在重量为100.1，经过20秒变成 ...

这个对于操作经验要求很高 还要试验好多次的，不过谢谢坛友，很有帮助，确实需要对数据做一些处理筛选

GPT：两种方案优缺点


方案一：固定设定值控制您提到的第一个方案是将操作员设定的总滴加量（KG）和时间（MIN）相除，得到一个固定的滴加速度（SV设定值），然后实时的滴加速度（PV）通过称重系统采集的重量变化计算得出，反馈给PID控制器进行调节。
优点：

• 简单易实现：设定好目标滴加量和时间后，系统的控制逻辑相对简单，操作员只需输入一次参数，PID控制会以恒定速度进行滴加。
• 系统相对稳定：由于SV是固定的，整个控制过程没有变化，不存在频繁调整的情况，容易保持系统稳定。
  

缺点：

• 鲁棒性差：如果中途出现滴加不均匀的情况（如流量波动、泵的特性变化等），这种方案无法有效应对，会使得在快结束时出现累积误差，导致达不到工艺要求的精度。
• 缺乏反馈调整机制：当滴加过程进展一段时间后，如果出现速度偏差，系统无法及时进行动态调整。特别是在滴加过程中可能出现的系统干扰或变化，它无法自我修正。
  

应用场景：

• 如果系统稳定性高，泵流量一致，环境干扰较小的情况下，可以考虑这种方案，因为它简单且不需要频繁调整。
  

方案二：动态设定值控制第二个方案的思路是根据剩余的滴加量和剩余的时间动态调整SV设定值。通过随时重新计算剩余量与剩余时间的比值，动态地设定需要的滴加速率。
优点：

• 动态自适应调整：该方案的优势在于，能够实时根据实际滴加情况进行调整，尤其是在中途出现误差时，可以通过动态调整SV，确保在剩余的时间内完成剩余的滴加量，避免在最后阶段出现大的误差。
• 精度更高：即使在前期有一些滴加不均匀的情况，通过剩余量的动态计算，系统可以做出自我修正，最终保证在规定时间内精确完成。
  

缺点：

• 控制复杂度高：SV的动态变化会引入一定的控制复杂性。PID控制器在设定值频繁变化时，可能会出现不稳定的情况，特别是在响应较慢的系统中，可能导致系统过调节或振荡。
• 难以调试和优化：由于SV随时间不断变化，调节PID参数可能变得更加困难，尤其是如何设置合适的PID参数来平衡动态变化的SV和实际控制速度之间的关系。
  

应用场景：

• 如果系统的流量波动较大，环境干扰较多，且需要较高的精度，这种方案可能更加适合，因为它具有自适应能力，能够实时修正。
  

方案优化建议：

• 基于方案二的改进：
  
  
  • 您可以考虑在动态设定SV的基础上，加入一个限制条件。例如，可以设置SV的变化速率或者范围，避免SV过度频繁的大幅调整，降低系统振荡的风险。这样可以在保持方案二自适应优势的同时，增强系统的稳定性。
  • 您可以引入前馈控制机制。根据实际的滴加量，提前预测未来可能的变化，对PID控制器的设定值做一些预先调整，这样可以降低控制器的滞后性和调整波动。
    
• 实时误差修正：
  
  
  • 在方案一中，可以引入定期检查误差的机制。例如每隔一定时间段（比如每5分钟）检测实际的滴加量与预期的滴加量之间的误差。如果误差超出一定范围，则对SV进行小幅度修正，使得后续的滴加能够更好地弥补误差。这种做法能够增强方案一的鲁棒性。
    
• 混合控制方案：
  
  
  • 可以考虑两者结合。前期（比如前20分钟）采用方案一的固定SV控制，确保系统的初期稳定性。而在后期（最后10分钟）如果检测到实际滴加量与设定值的误差较大，则切换到方案二的动态调整，实时修正设定值以完成剩余的滴加量。
    

总结：

• 方案一适合系统相对稳定、环境干扰较小的场景，操作简单，但缺乏动态调整能力。
• 方案二更适合精度要求高、系统变化较大的场景，能够动态调整，但控制复杂度和调试难度更高。
• 如果系统允许，结合这两种方案的优势，采用一种渐进式的控制策略，可能会是一个更为折中的选择。
  

如果要精确控制滴加时间，可以考虑这样，如滴加要在90分钟滴完，可以把它分成90等份，这样每分钟滴完后的重量就可以求得，如果因为前一分钟滴加速度慢了，重量偏大了，这样此分钟流量就要加大，加大计量泵电机的频率进行调整。依次类推，滴完每一分钟。
如果有二个质量流量计，可以即时测得质量流量就好了。

我们车间做过一个中试，要求滴加二种液体，比例要求高，必须一起滴完，用了质量流量计，滴加时，如果一种液体偏离设定值几秒钟后，就会把二种液体的进料阀都关了。
有质量流量计就好多了，不过质量流量计有点贵。

另一项目，靠贮槽的液位来间接得到流量，液位计是压差液位计，量程为450mm。如果液位下降了某一值,大概就是零点几，就利用计数值和历史液位值，和当前液位值，密度，横截面积等计算出流量。同时把当前液位值赋给历史液位值。如果长时间液位值不变，则流量为０，间接获得的流量还是很稳定的。是连续进料反应，流量是靠手工去拧计量泵螺丝调整。

新昌小徐 发表于 2024-10-17 18:13
我们车间做过一个中试，要求滴加二种液体，比例要求高，必须一起滴完，用了质量流量计，滴加时，如果一种液 ...

感谢大佬分享，这种靠液位和称重来算流量其实是可行的，难点就是波动这块。我们这边计量泵有变频器控制的还是很方便的，我想了一下，为了保证能在指定的时间内完成，前后误差不超过两分钟，我这边计划是就用剩余的量除以剩余的时间来作为PID的SV设定值，然后为了避免SV一直在动，我这边打算做个分段式的SV，比如四十分钟的滴加时间，我把平均分成八段，五分钟的时候算一次作为SV，10分钟的时候再算一次，就是在中途可以纠偏，大的框架应该没啥子问题。剩下的任务就是细化一下了，比如对于这个取值如果突然有一个大的就在组态程序里面对数据进行处理掉滤波一下。

新昌小徐 发表于 2024-10-17 17:54
如果要精确控制滴加时间，可以考虑这样，如滴加要在90分钟滴完，可以把它分成90等份，这样每分钟滴完后的重 ...

质量流量计投资就打了，我们现场三种物料滴加，总共十六条生产线，就需要48台，这个投资有点大的。

提供

今天看了单片机老师傅刚做了个一个与你类似的实验项目，用在实验室里，泵是用蠕动泵，就是改变蠕动泵步进电机的转速来改变流速。放在电子秤上，就是靠电子秤的重量值为控制进料流量。
老师傅说了，你靠称重间接测量流量理论上行，但实际不精确。他的解决办法是你设定了滴加重量和时间，就可以算出每一时刻（像我们浙大中控JS300系统，半秒执行一次，就可以精确算出每个半秒的重量）预计重量，然后与实际重量进行PID进行控制，如果有偏差，就纠正速度。
如你的的滴加罐开始重量是1000公斤，要滴加600公斤，滴加1小时，那么每半秒减少0.0833，那么就是从1000公斤开始，SV每半秒减少0.0833，如果哪个时刻实际为800公斤，而预计值为799.8公斤，那么就偏少了，这样就有偏差了，由PID控制使变频器频率上调。
你每分钟重量值减少多少，然后算出流量，这个可以作为显示，作为参考。

新昌小徐 发表于 2024-10-18 16:29
今天看了单片机老师傅刚做了个一个与你类似的实验项目，用在实验室里，泵是用蠕动泵，就是改变蠕动泵步进电 ...

我懂的，谢谢友友的帮助，我这两天在写程序的底稿，准备下周改下程序和现场拿水先试一下，目前我的底稿是按照一分钟来计算的，我们一个计量罐的量大概400KG，也要滴加个四十来分钟，准备先按一分钟进行水试，后面再看看调整下参数，感谢友友

上面这个方案是老师傅做的，经过实践检验的，控制得非常好，不要划一分钟，而是要以秒作为划界，或是半秒。像这个滴加的时候控制误差在秒级。

从实际经验看 ，第一种就可以，一般的反应不会要求那么苛刻，有了第一批物料的完整数据也可以校正系统的误差，从而越做越好。