带压力保护的PID流量控制器

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1、2010年第17期总第328带压力保护的PID流量控制器蓝若明(山东师范大学，山东济南250014)摘要：工业生产中的流量控制一般采用通用的PID控制器，这种方式的缺点是在控制流量的同时无法控制压力。为了能在控制流量的同时保证压力在允许的范围内，设计了一款带压力保护的流量控制器。该控制器同时采集流量和压力信号，当压力在允许范围内时，进行正常的流量控制。而当压力超标时，降低流量，从而降低压力，以保护设备。详细阐述了控制器的接口电路，并给出了PID算法和控制策略。关键词：流量控制器；压力保护；PID；控制策略中图分类号：TN919-34文献标识码：A文章编号：100

2、4—373X(2010)17-0187一O2PIDFlowControllerwithPressureProtectionLANRuo—ming(ShandongNormalUniversity，ji’nan250014，China)Abstract：SincethegeneralP1DcontrollercommonlyusedfortheflowcontrolinindustrialproductionisunabletOcontrolthepressurer，PIDflowcontrollerwithpressureprotectionisdesigned

3、tocontroltheflowwhilemaintainingthepressurewithinthepermissiblerange．Thecontrolleracquisitsbothoftheflowandpressuresignals，andworksforthenormalflowcontrolwhenthepressureiswithintheallowablerange，butreducestheflowtothusremitthepressureandprotecttheequip—mentwhenthepressurebecomesexces

4、sive．Theinterfacecircuitofthecontrolleriselaborated．ThePIDalgorithmandcontrolstrategyarepresented．Keywords：flowcontroller；pressureprotection；PID；controlstrategy在钢厂钢材的穿水淬火处理中，钢材需要穿过充满计将检测到的流量送人单片机，与设定值进行比较得出冷却水的水箱，为了保证淬火效果，水泵以一定的流量向偏差，对此偏差按PID算法进行修正，并通过变频器控水箱中供给冷却水，同时淬火后的温水从出口流出。正制水泵转

5、速，实现对流量的控制。本控制器不包含压力常情况下，将流量控制在工艺设定值时，水箱压力不会超和流量的显示，显示由仪器柜上单独的仪表完成。压，但如果发生水箱出口堵塞等故障，正常的流量控制就会造成水箱压力超压，淬火效果也会大大降低。针对这一实际情况，这里设计了一款带压力保护的PID流量控制器。该控制器以PIC16F877A单片机为核心_1]，在水箱允许的压力范围内对流量进行控制。如果发生管道堵塞等意外情况，则可以自动降低流量，以防止压力过高而达到保护设备的目的，同时报警停止钢材淬火处理。1控制器组成及功能控制器的硬件组成如图1所示。图1控制器的硬件组成首先，压力传感器

6、将设备压力送人PIC16F877A单片机，并与设定压力值进行比较，若设备压力超过设定2接口电路压力则报警，并通过D／A转换控制变频器口]，进而控制2．1流量检测电路水泵降低流量，以降低设备压力，保护设备。再次，流量本控制器的流量检测电路如图2所示]。控制采用闭环控制，若设备压力未超过设定压力，流量流量检测采用的是具有脉冲输出的电磁流量计，其单位时间内输出的脉冲数与流量成正比。收稿日期：201003—30187蓝若明：带压力保护的PID流量控制器图2流重信亏光电隔禹电路流量计输出的脉冲信号经过光电隔离后送人图4D／A转换电路PIC16F877A的RCO引脚，RCO

7、引脚是单片机内部计3PID控制算法数器1的输入引脚[43。通过将计数单位时间内的脉冲数嘲代入换算公式，即可以计算出相应的流量值。本控制器是一个闭环控制系统。首先单片机对被2．2压力变换电路控量(流量)进行采样，并与设定值比较，再经过控制算控制器的压力信号变换电路如图3所示_6]。电路法算出控制量，以此控制量作为输出控制变频器，进而中的运算放大器采用LM358，它是单电源供电，使用控制水泵实现对流量的控制，控制框图如图5所示。方便。{图5控制器闭环控制框图PID的调节规律按照离散化后的位置式PID算法近似计算[：l一一图3压力信号变换电路“一KI)[△+≠∑△厂J

8、+(afi一△)]+“。