工业生产用流量调节DCS控制系统初探

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720011

摘要：本文介绍了一种工业生产用流量调节DCS控制系统，该系统实现了对于水管故障的实时监控，并可通过报警模块将检测到的异常情况通报给工作人员，从而提醒工作人员对异常情况进行即时维修，保证系统工作的可靠性。

关键词：工业生产；流量调节；DCS控制系统；恒压控制

随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂，应运而生一种由计算机技术、系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的对生产管理、过程控制等进行综合控制系统，实现自动化管理的目的。

变频恒压供水采用一种低成本一拖多控制方式，实现闭环调节控制恒压供水，变频恒压供水可广泛应用工业生产用水恒压控制。传统的供水系统中给水泵在工频电源的驱动下连续运转，通过调节出口阀开度来调节给水压力，大量能量消耗在出口阀而浪费。通过采用变频调速恒压控制，可在设定压力内跟随用水量供水，避免了传统供水方式的损耗，降低吨水消耗，变频恒压供水技术比传统的加压供水系统还要稳定、维护运行成本低等明显优势。可见，变频恒压供水技术在变量供水上发展空间广阔。

1 系统介绍

工业生产用现场流量调节DCS控制系统框图

如图所示，该流量调节DCS控制系统，包括流量传感器、模拟量输入输出模块、控制器、数字量输入输出模块、工频电机、变频电机、报警模块、显示模块和输入模块。

（1）流量传感器用于检测水管内流量，并通过模拟量输入输出模块与控制器连接。

（2）工频电机用于控制连接的水泵定频工作，变频电机用于控制连接的水泵变频工作。本实施方式中，工频电机连接有多个水泵，变频电机连接有一个水泵。工频电机连接的水泵为工频泵，变频电机连接的水泵为变频泵。工频泵具有空闲状态和工作状态，空闲状态下，工频泵不工作。工作状态下，工频电机控制工频泵定频工作。本实施方式中，工频电机为多个并与工频泵一一对应，工频泵连接的工频电机工作，则工频泵进入工作状态；工频泵连接的工频电机不工作，则工频泵进入空闲状态。

（3）工频电机和变频电机均通过模拟量输入输出模块与控制器交互连接，控制器通过模拟量输入输出模块获取工频电机和变频电机工作状态。工频电机和变频电机还通过数字量输入输出模块与控制器交互连接，控制器通过数字量输入输出模块输出指令控制工频电机和变频电机工作。

（4）控制器还通过数字量输入输出模块连接报警模块、显示模块和输入模块。控制器通过数字量输入输出模块输出指令控制报警模块和显示模块工作，并通过数字量输入输出模块获取用户通过输入模块输入的数据信息。

2 系统应用

（1）报警模块采用声显元件如蜂鸣器，显示模块采用LED显示屏，输入模块采用触摸屏或者PC机。控制器内设有浮差值和流量阈值。控制器根据工频电机和变频电机工作状态计算水管内的理论流量，然后计算流量传感器检测到的实际流量与理论流量的差值，并将差值与浮差值比较，根据比较结果通过数字量输入输出模块控制报警模块工作。具体地，当差值大于或等于浮差值，则说明水管内部出现堵塞或者泄露，此时，控制模块控制报警模块报警，并通过数字量输入输出模块输出实际流量、理论流量、差值和浮差值，以便工作人员针对性进行排查。其中，差值为绝对值。

（2）控制器中预设有变频上限值和变频下限值，变频上限值大于变频下限值。且，变频上限值大于工频电机定频输出功率并小于工频电机定频输出功率的倍数，具体地，变频上限值可取工频电机定频输出功率的1.5倍；变频下限值小于或等于工频电机定频输出功率的半值。当差值小于浮差值，控制器根据实际流量与流量阈值的比较结果通过数字量输入输出模块控制变频电机工作。具体地，当实际流量大于流量阈值，控制变频电机减少输出功率；当实际流量小于流量阈值，控制变频电机增加输出功率。

（3）控制器还根据变频电机输出功率对工频电机进行调整。当变频电机输出功率达到变频上限值，控制器控制一台空闲状态的工频泵切换到工作状态，并对变频电机的输出功率进行调整。当变频电机输出功率达到变频下限值，控制器控制一台工作状态的工频泵切换到空闲状态，并对变频电机的输出功率进行调整。通过对工作状态的工频泵的增加减少，使得变频电机的输出功率始终维持在一个可调节额度较大的区段，从而，有利于保证流量调节的灵活性。

3 小结

（1）该系统中控制器根据工频电机和变频电机工作状态计算水管内的理论流量，然后计算流量传感器检测到的实际流量与理论流量的差值，并将差值与浮差值比较，根据比较结果判断水管是否发生堵塞或者漏水。如此，该系统实现了对于水管故障的实时监控，并可通过报警模块将检测到的异常情况通报给工作人员，从而提醒工作人员对异常情况进行即时维修，保证系统工作的可靠性。

（2）控制器根據实际流量与流量阈值的比较结果通过数字量输入输出模块控制变频电机工作，对实际流量进行调节，使得实际流量向流量阈值靠近。控制器还根据变频电机输出功率对工频电机进行调整，通过对工作状态的工频泵的增加减少，使得变频电机的输出功率始终维持在一个可调节额度较大的区段，从而，有利于保证流量调节的灵活性。

作者简介：胡小兵（1987），男，江苏扬州人，本科，助理工程师，从事化工现场仪表自动化技术管理工作。