[发明专利]一种基于精密计量泵的动态脉冲定量控制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于精密计量泵的动态脉冲定量控制的方法。

技术背景

当前，在化工、水处理、煤炭等领域，常常需要根据监测对象的状况添加一定量的药液，并希望对药液的添加量给予精准的控制。针对这一需要，各种规格的精密计量泵以其固有的优势开始得以推广应用。精密计量泵主要由泵头、弹性隔膜、驱动机构三部分组成，其基本工作原理是：在泵头的出、入口装有高精度的单向止回阀，隔膜依靠驱动装置的往复运动使得泵头进液、排液。当隔膜复原时，液压腔的体积增大，泵头入口的阀球打开，出口的阀球压紧，流体被吸入；当隔膜在驱动装置的推动向前变形时，液压腔的体积变小，泵头入口的阀球压紧，出口的阀球打开，流体被排出。隔膜均是采用弹性好、不易变形、耐磨的特殊材料制成，是定量泵中的关键元件，由于弹性隔膜的位移是一定的，即隔膜的容积变化是一定的，驱动装置的每一个往复运动(即每个冲程)吸入或排出的流体的体积是一定的(即冲程流量)。因此，如果能够控制驱动装置的冲程频率，即可使它实现精确的流量控制。

精密计量泵的控制方式分为就地与外部两种控制模式，如图1所示，就地控制是在计量泵的操作界面上直接设定计量泵单位时间内的动作次数。外部控制是通过外部电控信号控制计量泵的动作次数，外部控制信号通常有脉冲、4-20mA模拟信号以及基于某种协议的总线接口信号。

在脉冲控制模式下，外部控制器每向计量泵发出一个脉冲信号，计量泵就动作一次，计量泵就吸入并排出一定容积的药液。如果要求计量泵输出一定容量的药液，除以冲程流量，即可以按照下式计算出需向计量泵发出的脉冲数：

Pm=Qq]]>

其中：Pm脉冲数，Q需添回药液量，q计量泵冲程流量。

脉冲控制方式只需要一个I/O接点信号即可以实现，硬件结构简单、制造成本低。

在模拟控制模式下，计量泵接入外部控制器输出的0～20mA或4～20mA电流信号，模拟信号电流的大小与计量泵动作的频次为线性关系。按照这一线性关系，每输出一定的电流，即对应一定的计量泵动作频次。

目前，上述方法受技术条件限制，计量泵外部输入电流与其动作频次并非理想的线性关系，实际中存在有一定的非线性误差，这将导致药液添加量的误差，况且外部控制器输出的最小电流本身就有一定的误差。尤其在低频次时，由于计量泵的0频次与最小电流不精准对应，会出现当外控电流达到0或4mA时，计量泵应停止加药，但因误差原因仍间隔一定时间添加药液；相反地，当外控制电流尚未到最小值时，计量泵本应继续添加药液，却因误差原因停止动作。另外，控制器运行过程中输出的模拟信号变化，由模拟量计算出的脉冲累计量电会存在误差，这些均会造成药液添加量的误差。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述已有技术的不足之处，提供一种基于精密计量泵的动态脉冲定量控制的方法。

本发明针对计算机控制系统中对精密计量泵的精确控制，采用脉冲控制接口，由于控制器与计量泵通过信号电缆连接，这种控制方式表现为一种远程控制。在此情形下，本发明针对实际应用的需要设计了两种脉冲计量算法，分别对应两种不同的控制模式。

一是远程手动控制方式，即在控制器的人机界面上直接设定计量泵的冲次(动作频率)，由控制器按照一定算法，输出接点脉冲，从而使计量泵按设定的频率动作，此方法也称为设定频率法。

二是远程自动跟踪控制方式，即在控制器上设定加药指标，根据控制器实时监测的工艺参数及处理量的大小，实时计算出当前采样周期内的加药量。将此加药量除以冲程流量折算为当前采样周期内控制器应输出的脉冲数，由控制器按照一定的控制方式逐个输出各个脉冲，从而实现药剂添加量的准确控制，即所谓药液跟踪控制。

本发明的优点在于：可精准实现药液流量的动态跟踪控制，既具有脉冲控制简单的特点，又可以实现理论上零误差的药液添加计量，计量准确，控制计算简单，成本低，具有较强的实用价值。

附图说明

图1是现有技术中的计量泵的开关控制与模拟控制的连接结构示意图；

图2是本发明所述一种基于精密计量泵的动态脉冲定量控制的方法的咏冲输出控制图；

图3是本发明所述一种基于精密计量泵的动态脉冲定量控制算法的脉冲控制的方法流程图。

具体实施方式