CN112835387A - 液位控制***和方法及玻璃窑炉 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种液位控制***和方法及玻璃窑炉，属于自动控制技术领域。所述***包括控制器和驱动模块，所述控制器，包括：多段补偿模块和比较模块，所述多段补偿模块，用于：a.计算实际液位Lx与设定液位L0的液位偏差ΔLn；b.基于所述液位偏差ΔLn，根据液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系，确定频率偏差ΔFn，其中，所述液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系根据所述ΔLn分为多段区间，在每一区间段上，所述ΔFn与所述ΔLn同正负；所述比较模块，用于：c.在基础频率F0的基础上减去所述频率偏差ΔFn，获得运行频率Fx作为输出频率F；所述驱动模块，用于根据所述输出频率F进行加料。该***通过多段速液位控制，使窖炉液位控制更为稳定。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体地涉及一种液位控制***和方法及玻璃窑炉。
背景技术
在药用玻璃的生产过程中，窑炉液位的稳定性对玻璃品质有至关重要的作用，于是要求窑炉液位保持稳定，加料速度也保持稳定。
现有技术调节窖炉液位大多采用PID(Proportional Integral Derivative，比例积分微分)算法，然而使用PID算法存在下述缺陷：一方面PID参数很难设定，另一方面使用PID控制易造成液位波动甚至突变。
针对上述问题，亟需一种液位控制方法使窖炉液位控制更稳定。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种液位控制***，该***通过多段速液位控制，使窖炉液位控制更为稳定，没有其他的扰动干扰和突变。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种液位控制***，包括控制器和驱动模块，所述控制器，包括：多段补偿模块和比较模块，所述多段补偿模块用于：a.计算实际液位Lx与设定液位L0的液位偏差ΔLn；b.基于所述液位偏差ΔLn，根据液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系，确定频率偏差ΔFn，其中，所述液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系根据所述ΔLn分为多段区间，在每一区间段上，所述ΔFn与所述ΔLn同正负；所述比较模块，用于：c.在基础频率F0的基础上减去所述频率偏差ΔFn，获得运行频率Fx作为输出频率F；所述驱动模块，用于根据所述输出频率F进行加料。
可选的，所述控制器还包括频率限制模块，用于：将所述运行频率Fx进行上下限限制，获得输出频率F。
可选的，在每一区间段内，所述ΔFn与所述ΔLn为线性关系。
可选的，所述液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系的区间段数为6-10段。
可选的，所述驱动模块，包括变频器和加料机，所述变频器用于根据所述输出频率F驱动所述加料机。
可选的，还包括：液位计，用于获取所述实际液位Lx。
可选的，所述控制器为PLC控制器。
另一方面，本发明提供一种玻璃窑炉，包括上述任一项所述液位控制***。
另一方面，本发明提供一种液位控制方法，包括：获取实际液位Lx；计算实际液位Lx与设定液位L0的液位偏差ΔLn；基于所述液位偏差ΔLn，根据液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系，确定频率偏差ΔFn，其中，所述液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系根据所述ΔLn分为多段区间，在每一区间段上，所述ΔFn与所述ΔLn同正负；在基础频率F0的基础上减去所述频率偏差ΔFn，获得运行频率Fx作为输出频率F；根据所述输出频率F进行加料。
可选的，在所述根据所述输出频率F进行加料之前，还包括：将所述运行频率Fx进行上下限限制，获得输出频率F。
另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述任一项所述液位控制方法。
另一方面，本发明提供一种处理器，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行上述任一项所述液位控制方法。
通过上述技术方案，在液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系分为多段区间的条件下，根据处于不同区间段的液位偏差ΔLn确定在该区间段内对应的频率偏差ΔFn的值，从而获得运行频率Fx进行加料操作，使窖炉液位控制相对于PID算法更为稳定，没有其他的扰动干扰和突变。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1为本申请一实施例提供的液位控制***结构框图；
图2为本申请一实施例提供的液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系曲线图；
图3为本申请一实施例提供的液位控制***实现液位控制的流程图；
图4为本申请一实施例提供的液位控制***的程序块图例；
图5为本申请一实施例提供的液位控制***的程序编辑流程图；
图6为本申请一实施例提供的液位控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
针对采用PID算法进行液位控制存在的技术缺陷，本发明提供一种液位控制***使窖炉液位控制更为稳定，没有其他的扰动干扰和突变。
图1为本申请一实施例示出的一种液位控制***的结构框图，如图1所示，所述***包括：液位计、控制器、驱动模块，其中驱动模块包括变频器和加料机，所述变频器根据所述控制器输出的频率信号驱动所述加料机工作。
所述液位计用于获取玻璃窖炉的实际液位Lx。
所述控制器优选为PLC控制器，其用于进行液位控制信号的计算，包括多段补偿模块和比较模块，该多段补偿模块用于执行下述步骤a-b：
a.计算实际液位Lx与设定液位L0的液位偏差ΔLn，即ΔLn＝Lx-L0，为方便计算，可将设定液位L0标定为0mm，如此则ΔLn的值即为液位计获取的实际液位Lx的值，不用再进行换算。
b.基于所述液位偏差ΔLn，根据液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系，确定频率偏差ΔFn；
其中，所述液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系根据所述ΔLn分为多段区间，在每一区间段上，所述ΔFn与所述ΔLn同正负，并且优选的，如图2所示，所述ΔFn与所述ΔLn为线性关系，采用线性关系可使参数设定更为简单。区间段数和每一区间段的斜率根据实际情况设定，区间段数可优选设置为6-10段，斜率可正可负，斜率的绝对值越大，则ΔFn随ΔLn变化速度越快，液位回复至稳定状态也就也就越迅速，设置多区间段和多个斜率可适应多种生产环境下对液位控制的需要。该对应关系使得计算出的ΔFn变化平缓，即驱动模块的频率变化平缓，液位不会产生突变和大的变动。
所述比较模块，用于执行步骤c：
c.在基础频率F0的基础上减去所述频率偏差ΔFn，获得运行频率Fx作为输出频率F。
在步骤c中，规定运行频率Fx＝基础频率F0-频率偏差ΔFn，如此便可实现：当液位上升，ΔLn为正，ΔFn为正，Fx降低；当液位下降，ΔLn为负，ΔFn为负，Fx升高；驱动模块根据该频率进行加料，便可达到维持窖炉液位稳定以及保持加料速度稳定的效果。
所述控制器还优选包括频率限制模块，该频率限制模块用于将所述运行频率Fx进行上下限限制，获得输出频率F，一方面使得输出的频率不超出驱动模块的运行频率范围，另一方面使得放料速度不至于过快以影响窖炉液位的稳定性。
图3示出的是上述液位控制***实现液位控制的流程图。
图4示出的是一实施例提供的上述液位控制***的程序块图例。在图4中，带有“POLYGON”“SUB”“LIMIT”标记的模块均为PLC程序块，其中POLYGON程序块用于执行多段补偿模块的功能，其IN端口输入信号为L0，OUT端口输出信号为ΔFn。SUB程序块用于执行比较模块的功能，其两个IN端口中一个IN端口输入信号为F0，另一个IN端口输入信号为ΔFn，OUT端口输出信号为Fx。LIMIT程序块用于执行频率限制模块的功能，其IN端口输入信号为Fx，H端口输入信号为频率上限，L端口输入信号为频率下限，OUT端口输出信号为F。
图5示出的是一实施例提供的上述液位控制***的程序编辑流程图。
所述液位控制***可应用于药用玻璃熔化技术领域，用于控制玻璃窖炉中的玻璃液位。
本申请还提供一种液位控制方法，对应于上述实施例所述的液位控制***，所述方法包括S102-S110，如图6所示：
S102，获取实际液位Lx；
S104，计算实际液位Lx与设定液位L0的液位偏差ΔLn；
S106，基于所述液位偏差ΔLn，根据液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系，确定频率偏差ΔFn，
其中，所述液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系根据所述ΔLn分为多段区间，在每一区间段上，所述ΔFn与所述ΔLn同正负；
S108，在基础频率F0的基础上减去所述频率偏差ΔFn，获得运行频率Fx作为输出频率F；
S110，根据所述输出频率F进行加料。
优选的，在S110执行之前，还包括S109：
S109，将所述运行频率Fx进行上下限限制，获得输出频率F。
所述液位控制方法的有益效果与上述液位控制***相同，在此不做赘述。
本申请还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述液位控制方法。
另一方面，本申请还提供一种处理器，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行所述液位控制方法。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种液位控制***，其特征在于，包括控制器和驱动模块，
所述控制器，包括：多段补偿模块和比较模块，所述多段补偿模块，用于：
a.计算实际液位Lx与设定液位L0的液位偏差ΔLn；
b.基于所述液位偏差ΔLn，根据液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系，确定频率偏差ΔFn，
其中，所述液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系根据所述ΔLn分为多段区间，在每一区间段上，所述ΔFn与所述ΔLn同正负；
所述比较模块，用于：
c.在基础频率F0的基础上减去所述频率偏差ΔFn，获得运行频率Fx作为输出频率F；
所述驱动模块，用于根据所述输出频率F进行加料。
2.根据权利要求1所述的液位控制***，其特征在于，所述控制器还包括频率限制模块，用于：
将所述运行频率Fx进行上下限限制，获得输出频率F。
3.根据权利要求1所述的液位控制***，其特征在于，在每一区间段内，所述ΔFn与所述ΔLn为线性关系。
4.根据权利要求1所述的液位控制***，其特征在于，所述液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系的区间段数为6-10段。
5.根据权利要求1所述的液位控制***，其特征在于，所述驱动模块，包括变频器和加料机，所述变频器用于根据所述输出频率F驱动所述加料机。
6.根据权利要求1所述的液位控制***，其特征在于，还包括：
液位计，用于获取所述实际液位Lx。
7.根据权利要求1所述的液位控制***，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。
8.一种玻璃窑炉，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述液位控制***。
9.一种液位控制方法，其特征在于，包括：
获取实际液位Lx；
计算实际液位Lx与设定液位L0的液位偏差ΔLn；
基于所述液位偏差ΔLn，根据液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系，确定频率偏差ΔFn，
其中，所述液位偏差ΔLn与频率偏差ΔFn的对应关系根据所述ΔLn分为多段区间，在每一区间段上，所述ΔFn与所述ΔLn同正负；
在基础频率F0的基础上减去所述频率偏差ΔFn，获得运行频率Fx作为输出频率F；
根据所述输出频率F进行加料。
10.根据权利要求9所述的液位控制方法，其特征在于，在所述根据所述输出频率F进行加料之前，还包括：
将所述运行频率Fx进行上下限限制，获得输出频率F。
11.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行如权利要求9-10任一项所述液位控制方法。
12.一种处理器，其特征在于，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行如权利要求9-10任意一项所述液位控制方法。
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