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自动发油控制软件设计(一)-自动化毕业论文

2013-06-19 01:10
导读:自动化论文毕业论文,自动发油控制软件设计(一)-自动化毕业论文论文模板,格式要求,科教论文网免费提供指导材料: 4系统软件设计 4.1自动发油控制软件设计

4系统软件设计
4.1自动发油控制软件设计
4.1.1控制系统分析
4.1.1.1影响系统发油精度的主要因素
 控制系统由可编程控制器、电液阀、流量计、温度变送器等组成,影响发油精度的因素很多,其中主要有以下几点:
 (1)流量计精度:流量计的误差直接关系到整个发油系统的发油准确度,而流量计的发信装置是否可靠,在执行系统中又关系到发油精度。当流量维持在流量计标定的范围内时,呈现稳定的误差值,也就是流量计的精度等级;在该区间以外的部分,误差急骤增大,流量计无法正常工作。所以发油过程中,一定将流量控制流量计的标定范围内。
 (2)电液阀启闭特性的影响:电液阀的作用是接受远程控制指令,起到自动控制液体通断的功能,它的通断自控效果间接影响到发油精度;其启闭过程中,使流过流量计理论的流量特性呈现如图4-2中的特性。图4-2中AOB的面积为流量计工作下限“死区”特性造成的;CDE的面积是由执行机构响应时间特性引起的“过冲量”。这两部分的流量均不能被系统有效地计量,“过冲量”的大小主要受电液阀响应速度的影响。
 
 图4-2 理论流量特性曲线
 Fig.4-2 Theoritical flow characteristic curve
 (3)系统稳定性:关闭电液阀时的流量越小越容易控制发油精度。为了保证发油精度,系统在关闭电液阀前,都将流量控制在流量计的最小流量值。可是当系统干扰因素引起流量的波动较大时,将导致电液阀多次开关,从图4-2可知电液阀的多次开关会增加流量计“死区”和“过冲量”引起的误差。
 (4)发油温度的影响:发油的温度必然引起油品密度的变化,对于应用体积流量计进行油品计量的系统,在发油量计算时还要进行温度补偿。 (转载自http://zw.nseac.coM科教作文网)
4.1.1.2提高系统发油精度的主要措施
 软件设计上,充分考虑系统发油精度的影响因素,针对不同的影响因素采取相应的措施。
 (1)充分发挥流量计的工作状态:考虑到流量计的最小分辨率,采取变采样周期的采样方式。通过控制电液阀,使流量稳定工作在流量计的工作范围内。充分利用PLC高速口和中断功能,对流量进行及时准确地计算。
 (2)提前量自整定:对电液阀的“过冲量”进行预补偿,采取提前量自整定设计,使系统能够根据系统自身的稳定性对提前量进行相应的修正。
 (3)动态跟随系统流量波动:针对系统的不稳定性,在关闭电液阀的前一级控制过程中,对流量的波动进行统计,根据不同的波动等级确定关阀末级流量,确定不同的发油提前量,充分发挥系统稳定性,提高系统的适应能力。
 (4)温度补偿:发油质量的计算上要进行温度补偿。
4.1.1.3发油末级流量自适应设计
 由上述分析知道,流量小且稳定控制发油精度越容易,所以为了保证发油精度,系统在关闭电液阀前,都将流量控制在流量计的最小流量值。传统发油控制系统多数采用固定的最小控制流量。由于发油系统的设备和现场环境存在差异,各个系统关闭电液阀的最小流量也不尽相同。另外,对于特定的控制系统,受到外界干扰引起流量波动较大时,将导致电液阀多次开关,电液阀的每次开关会增加流量计“死区”和“过冲量”引起的误差。因此,采用固定的末级最小控制流量,将引起电液阀的多次关闭,导致“死区”和“过冲量”误差的累加不利于提高发油精度。
 为了使系统的稳定性发挥到最佳状态,为增强系统的适用能力,我们对控制程序采取了自适应设计。在关闭电液阀的前一级控制流量时,对流量的波动进行统计分析,计算出流量的波动范围,根据流量波动的范围,确定不同的末级流量。

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 对于给定的系统,自适应设计能够根据系统的实际运行状态进行调整,能够充分发挥系统的最佳状态,使系统具有发油末级流量自适应的功能。
4.1.1.4控制软件编程思路
 控制软件采取模块化设计。控制软件主要分为主程序、初始化模块、发油模块、流量计算模块、报警检测模块、模拟量采集模块、输入输出接口模块等。程序运行时,系统实时扫描主程序,在主程序中根据条件调用相关的子程序模块,子程序模块完成各自的功能。模块化设计使程序层次分明,易于阅读和移植,同时还可以简化程序结构,便于调试。
4.1.2监控主程序设计
 监控上位机通过与数据库信息进行核对。在验证发油信息正确的情况下,上位机发出允许发油指令,同时记录发送指令的信息于数据库中。下位机接收到上位机的发油指令后执行发油控制程序;如果信息与数据库中的信息不吻合则拒绝执行允许发油指令。PLC接收到发油命令,在检测到无报警的情况下,经现场人员确认后运行自动发油控制程序。如果在发油过程中出现报警,控制系统立刻停止发油同时记录下未发油质量,等待报警消除后继续完成未完成的发油量。到达指定发油量关闭电液阀、油泵,同时记录发油完成信息。监控主程序流程图如图4-3所示。

 图4-3 主程序流程图
 Fig.4-3 Main program flow process diamgram
4.1.3发油模块设计
 发油模块是控制系统的核心,发油过程大体分为三部分:开启部分、高速发油部分、精确控制部分。为了减少“水击”,避免静电的产生,在开启部分采取多级开启的控制模式,使流量逐渐达到最大值;高速发油部分主要为了提高发油效率,该部分的时间尽可能要长;精确控制部分逐渐降低流量值,在确定末级发油段的流量前对系统流量的波动性进行统计,为确定末级发油段的流量提供依据。发油曲线如图4-4所示。M0为预发油量;M1为中等流量发油的开启点;M2为大流量发油的开启点,M3~M5为多级关闭点;Mg为电液阀关断点;Qc为末级发油段流量。

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 图4-4 发油曲线图
 Fig.4-4 Oil delivery curve
 M0~M2开启部分为了减小“水击”和防止静电的产生,发油速度不宜过快,将电液阀先开启一个小开度并维持小流量。M1~M2段将电液阀开到中等开度,稳定一段时间后进入高速发油部分。
 M2~M3高速发油部分在该部分发油流量大,能在较短时间内使发油量迅速达到给定值的80%~95%,以保证发油效率,M3为高速发油减速点。
 M3~Mg精确控制部分M3~M4为一级减速发油阶段;M4~M5为二级减速发油阶段,在这一阶段对实际流量的波动Qb进行统计。在选择点M5处根据Qb值确定末级发油段流量Qc,并选择相应的控制提前量以确定关闭电液阀点Mg值;M5~Mg为末级发油段,在该阶段发油流量小,发油速度低,确保精度控制。
 系统运行开始,根据总发油量确定好各控制点的剩余发油量值和相应的流量值。在发油过程中,控制程序实时采集流量计脉冲数,根据发油量计算公式计算已发油量和剩余发
图4-5 发油模块流程图
Fig.4-5 Flow process diagram of oil delivery
油量,同时计算流量值。根据流量的大小,调节电液阀的开度使流量保持在稳定值。当剩余发油量到达预关闭阶段,逐级降低流量值,直到发油量达到控制给定值。发油模块的流程图如图4
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