一种盖板玻璃引出量的自动控制方法

技术领域

本发明属于自动控制领域，尤其是一种盖板玻璃引出量的自动控制方法。

背景技术

集散控制系统，简称DCS，是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。实时控制引出量功能一般是将智能仪表测量产生的4～20毫安板重信号以及牵引滚线速度送入DCS系统，在DCS功能组态阶段，在DCS系统内部建立相应的模型，依据不固定时间间隔的引出量有效数据组平均值的不连续反馈值，通过引出量PID控制器自动控制影响引出量变化的通道冷区段、供料槽各加热回路的温度控制PID控制器的设定值，进而再根据各段加热回路连续温度反馈值自动控制通过各段加热回路温度PID控制器控制各加热回路的电流，从而实现引出量实时自动控制。

在现有的盖板玻璃的生产线中，熔化→通道→成型→BOD工序中，BOD工序板重称量信息相对于直接影响引出量变化的通道冷却段、供料槽各加热回路滞后十几分钟；其次，尽管BOD工序对每块板重进行测量，但测量周期远大于DCS系统CM的执行周期。为消除称量误差以及消除BOD工序质量波动造成的称量失真，对相对于DCS系统不连续的板重信息计算所得的引出量信息经过钝化、有效性过滤以及平均处理，形成不固定时间间隔间隔的有效数据平均值。引出量控制是溢流法玻璃制作过程中的最重要控制参数，引出量的稳定决定了盖板玻璃板重的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服引出量波动范围大的缺点，提供一种基板玻璃引出量的自动控制方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种盖板玻璃引出量的自动控制方法，基于DCS系统，包括以下步骤：

步骤1、设定DCS系统中控制模块CM的执行周期t

将板重bz、牵引滚线速度xsd、引出量ycl、引出量数据组有效数据平均值ycla设为标准历史数据采集项；

步骤2、采集板重bz、牵引滚线速度xsd和当前生产规格的板长信息bc；

步骤3、计算出引出量ycl和两块连续玻璃板测量时间间隔计数目标值T，即时间计数目标值T，计算公式如下：

ycl＝3600(秒)÷(bc÷xsd)×板重 (1)；

T＝bc÷xsd÷t

步骤4、采集时间间隔计数器t的数值信息，若时间间隔计数器t＝时间计数目标值T，则执行步骤5；

若时间间隔计数器t≠时间计数目标值T，则令时间计数器t＝t+1，执行步骤(4)；

步骤5、将此时引出量作为最新的引出量信号ycl，时间计数器t恢复初值0；

步骤6、令强制手动信号qz＝OFF；

步骤7、根据有效值上下限对步骤5最新的引出量ycl进行判定，落在范围内为有效值，执行步骤8；不在范围内为无效值，执行步骤10；

步骤8、若有效数据计数器yc＝0，引出量数据组有效数据平均值过程值yclg＝ycl/N，储存yclg；若有效数据计数器yc≠0，执行步骤9；

步骤9、若有效数据计数器yc≠N-1，令yc＝yc+1，引出量数据组有效数据平均值过程值yclg＝yclg+ycl/N，储存yclg，引出量PID运算器接收外部OPEU指令wb＝ON，执行步骤6；

若有效数据计数器yc＝N-1，引出量数据组有效数据平均值ycla＝yclg+ycl/N，引出量PID运算器接收外部OPEU指令wb＝OFF，令有效数据计数器yc＝0，无效数据计数器wc＝0，无效数据组计数器wsc＝0，执行步骤13；

步骤10、引出量PID运算器接收外部OPEU指令wb＝ON；

步骤11、若无效数据计数器wc≠M-1，令wc＝wc+1，执行步骤6；

若无效数据计数器wc＝M-1，令有效数据计数yc＝0，无效数据计数器wc＝0，执行步骤12；

步骤12、若无效数据组计数器wsc≠L-1，令wsc＝wsc+1，执行步骤6；

若无效数据组计数器wsc＝L-1，令wsc＝0，强制手动信号qz＝ON，并将所述信号送给引出量PID控制器强制转为手动模式，同时送给语音报警系统提示已强制转手动；

步骤13、增加引出量PID控制器和各温度PID控制器的设定值SP、反馈值PV和输出值OPEU为标准历史数据采集项；

设定引出量PID控制器的设定值SP；

引出量PID控制器根据最新的引出量数据组有效数据平均值ycla作为引出量PID执行器PV反馈值进行计算输出值OPEU；

在引出量数据组有效数据平均值ycla首次输出前，引出量PID控制器为手动模式；

令wb＝ON，引出量PID控制器接收外部OPEU，实现由温度控制到引出量控制的无扰切换；

引出量外部OPEU按式(3)进行计算：

OPEU＝AVG∏(spi)(3)；

在引出量数据组有效数据平均值ycla首次输出后，引出量PID控制器为自动模式；

当新的引出量数据组有效数据平均值ycla产生时，即在连续的M+N-1个引出量能够采集够N个有效数据时，wb＝OFF，引出量PID控制器根据最新的引出量数据组有效数据平均值ycla作为引出量PID执行器PV反馈值进行计算，输出值OPEU；新的ycla没有产生期间，wb＝ON，引出量PID控制器接收外部OPEU，即引出量PID控制器输出值OPEU保持不变；

步骤14、将引出量PID控制器输出值OPEU按式(4)计算，将计算结果输送给各个加热回路温度控制PID控制器温度设定值SPi；

SPi＝ki×OPEU+Δi (4)

其中，ki为各温度控制回路活跃度等比参数，Δi为各温度控制回路活跃度等差参数；

各温度控制回路根据连续相应反馈的温度PVi，经过对应温度PID控制器运算输出连续的指令OPEUi输送给电气控制柜，实现对以上通道各加热回路所控制区域的温度控制以及对引出量的实时自动控制。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的盖板玻璃引出量的自动控制方法，通过采集的板重、牵引滚线速度和板长等信息，建立数学模型，基于数学模型，利用DCS下位设计组态工具进行程序组态，并通过上位设计流程图画面，链接对应的数据项，实现在上位机操作站能够在线实时调整控制参数，包括无效数据数量目标值M、有效数据数量目标值N、连续无效数据组数量目标值L、各温度控制回路活跃度参数ki或Δi、引出量PID控制器参数比积分时间、微分时间等，达到工艺要求；另一方面，在上位机操作站能够在线实时监控板重、引出量、引出量平均值、牵引滚线速度、引出量PID控制器反馈值PV、输出值OPEU、温度控制回路SPi等重要质量参数，并将信息以图形化等更易于理解的方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送到相关人员，对信息执行必要分析处理和存储，发出控制指令。本发明实现引出量自动控制，消除了人为主观因素引起的质量波动，通过工艺摸索规范相应参数，减少了引出量波动范围，提高了产品质量的一致性。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的DCS系统引出量的自动控制流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，图1为本发明的DCS系统获取引出量的流程图，包括以下步骤：

步骤(1)、设定DCS系统中控制模块CM的执行周期t

将板重bz、牵引滚线速度xsd、引出量ycl、引出量数据组有效数据平均值ycla增加为标准历史数据采集项；

步骤(2)、采集板重bz、牵引滚线速度xsd和当前生产规格的板长信息bc；

步骤(3)、按下式计算出引出量ycl和测量时间间隔计数目标值T；

ycl＝3600(s)÷(bc÷xsd)×板重 (1)；

T＝bc÷xsd÷t

步骤(4)、采集时间间隔计数器t的数值信息，若时间间隔计数器t等于时间计数目标值T，则执行步骤(5)；

若时间间隔计数器t≠时间计数目标值T，则令时间计数器t＝t+1，执行步骤(4)；

步骤(5)、将此时引出量作为最新的引出量信号ycl，时间计数器t恢复初值0；

步骤(6)、令强制手动信号qz＝OFF；

步骤(7)、对步骤(5)最新的引出量ycl根据有效值上下限进行判定，落在范围内为有效值，执行步骤(8)；不在范围内为无效值，则执行步骤(10)；

步骤(8)、若有效数据计数器yc＝0，引出量数据组有效数据平均值过程值yclg＝ycl/N，储存yclg；若有效数据计数器yc≠0，则执行步骤(9)；

步骤(9)、若有效数据计数器yc≠N-1，令yc＝yc+1，引出量数据组有效数据平均值过程值yclg＝yclg+ycl/N，储存yclg；引出量PID运算器接收外部OPEU指令wb＝ON，执行步骤(6)；

若有效数据计数器yc＝N-1，引出量数据组有效数据平均值ycla＝yclg+ycl/N，引出量PID运算器接收外部OPEU指令wb＝OFF，令有效数据计数器yc＝0，无效数据计数器wc＝0，无效数据组计数器wsc＝0，执行步骤(13)；

步骤(10)、引出量PID运算器接收外部OPEU指令wb＝ON；

步骤(11)、若无效数据计数器wc≠M-1，令wc＝wc+1，执行步骤(6)；

若无效数据计数器wc＝M-1，令有效数据计数yc＝0，无效数据计数器wc＝0，执行步骤(12)；

步骤(12)、若无效数据组计数器wsc≠L-1，令wsc＝wsc+1，执行步骤(6)；

若无效数据组计数器wsc＝L-1，令wsc＝0，强制手动信号qz＝ON，并将此信号送给引出量PID控制器强制转为手动模式，并同时送给语音报警系统提示已强制转手动；

步骤(13)、增加引出量PID控制器和各温度PID控制器的设定值SP、反馈值PV和输出值OPEU为标准历史数据采集项；设定引出量PID控制器的设定值SP；

引出量PID控制器根据最新的引出量数据组有效数据平均值ycla作为引出量PID执行器PV反馈值进行计算输出值OPEU；

在引出量数据组有效数据平均值ycla首次输出前，引出量PID控制器为手动模式；令wb＝ON，引出量PID控制器接收外部OPEU，实现由温度控制到引出量控制的无扰切换；

DCS系统引出量的自动控制流程图，引出量外部OPEU按以下公式计算：

外部OPEU＝AVG∏(spi)(3)；

在引出量数据组有效数据平均值ycla首次输出后，引出量PID控制器为自动模式，当新的引出量数据组有效数据平均值ycla产生时，即在连续的M+N-1个引出量能够采集够N个有效数据时，wb＝OFF，引出量PID控制器根据最新的引出量数据组有效数据平均值ycla作为引出量PID执行器PV反馈值进行计算，输出值OPEU；新的ycla没有产生期间，wb＝ON，引出量PID控制器接收外部OPEU，即引出量PID控制器输出值OPEU保持不变；

步骤(14)、引出量PID控制器输出值OPEU将信号按下式计算后输送给通道直接影响引出量变化的各个加热回路温度控制PID控制器温度设定值SPi；

SPi＝ki×OPEU+Δi (4)；

其中，ki为各温度控制回路活跃度等比参数，Δi为各温度控制回路活跃度等差参数；

各温度控制回路根据连续相应反馈的温度PVi，经过对应温度PID控制器运算输出连续的指令OPEUi输送给电气控制柜，实现对以上通道各加热回路所控制区域的温度控制，以及对引出量的实时自动控制。

实施例1

步骤1，根据生产实际经验，设定DCS系统中控制模块CM的执行周期t

定义后工序两块连续玻璃板测量时间间隔计数目标值为T；测量时间间隔计数器为t，有效数据计数器为yc，无效数据计数器为wc，无效数据组计数器为wsc，将板重bz、牵引滚线速度xsd、引出量ycl、引出量数据组有效数据平均值ycla增加为标准历史数据采集项，进行数据记录；设置引出量有效值判定上下限、各计数器初值为0(即t＝0，yc＝0，wc＝0，wsc＝0)。

步骤2，通过称重系统采集板重bz、伺服电机转速采集牵引滚线速度xsd和输入当前生产规格的板长信息bc；

步骤3，按式(1)～(2)计算出引出量ycl和测量时间间隔计数目标值T；

ycl＝3600(秒)÷(bc÷xsd)×板重 (1)

T＝bc÷xsd÷t

步骤4，采集时间间隔计数器t的数值信息，若时间间隔计数器t＝时间计数目标值T，执行步骤5；若时间间隔计数器t≠时间计数目标值T，令时间计数器t＝t+1，执行步骤4；

在本步骤中，为防止数据失真，时间计数目标值T的设定原则遵循：时间间隔t0×T为标准历史数据采集时间间隔的整数倍。

步骤5，此时引出量作为最新的引出量信号ycl，时间计数器t恢复初值0；

步骤6，令强制手动信号qz＝OFF；

步骤7，对步骤5最新的引出量根据有效值上下限判定，落在范围内为有效值，执行步骤8；不在范围内为无效值，执行步骤10；

步骤8，若有效数据计数器yc＝0，计算引出量数据组有效数据平均值过程值yclg＝ycl/N，储存yclg；若有效数据计数器yc≠0，执行步骤9；

步骤9，若有效数据计数器yc≠N-1，令yc＝yc+1，引出量数据组有效数据平均值过程值yclg＝yclg+ycl/N，引出量PID运算器接收外部OPEU指令wb＝ON，执行步骤6；

若有效数据计数器yc＝N-1，引出量数据组有效数据平均值ycla＝yclg+ycl/N(作为引出量PID执行器PV反馈值)，引出量PID运算器接收外部OPEU指令wb＝OFF，令有效数据计数器yc＝0，无效数据计数器wc＝0，无效数据组计数器wsc＝0，执行步骤13；

步骤10，引出量PID运算器接收外部OPEU指令wb＝ON；

步骤11，若无效数据计数器wc≠M-1，令wc＝wc+1，执行步骤6；

若无效数据计数器wc＝M-1，令有效数据计数yc＝0，无效数据计数器wc＝0，执行步骤12；

步骤12，若无效数据组计数器wsc≠L-1，令wsc＝wsc+1，执行步骤6；

若无效数据组计数器wsc＝L-1，令wsc＝0，强制手动信号qz＝ON，并将此信号送给引出量PID控制器强制转为手动模式，并同时送给语音报警系统提示已强制转手动。

步骤13，增加引出量PID控制器和各温度PID控制器的设定值SP、反馈值PV和输出值OPEU为标准历史数据采集项；设定引出量PID控制器的设定值SP；引出量PID控制器可以选择自动和手动模式；引出量外部OPEU按以下公式计算：

外部OPEU＝AVG∏(spi)(3)；

引出量PID控制器根据最新的引出量数据组有效数据平均值ycla作为反馈PV值进行计算，输出值OPEU；

引出量PID控制器在自动模式下，只有在新的引出量数据组有效数据平均值ycla产生时即在连续的M+N-1个引出量能够采集够N个有效数据时，此时，wb＝OFF，引出量PID控制器根据最新的引出量数据组有效数据平均值ycla作为反馈PV值进行计算，输出值OPEU；新的ycla没有产生期间，wb＝ON，引出量PID控制器接收外部OPEU，即引出量PID控制器输出值OPEU保持不变；

引出量PID控制器在手动模式下，令wb＝ON，引出量PID控制器接收外部OPEU，实现由温度控制到引出量控制的无扰切换；

步骤14，引出量PID控制器输出指令OPEU将信号按下式计算后输送给通道直接影响引出量变化的各个加热回路温度控制PID控制器温度设定值SPi：

SPi＝ki×引出量PID控制器OPEU+Δi (4)；

其中，ki为各温度控制回路活跃度等比参数；Δi为各温度控制回路活跃度等差参数；

各温度控制回路根据连续相应反馈的温度PVi，经过对应温度PID控制器运算输出连续的指令OPEUi(一次电流)输送给电气控制柜，实现对以上通道各加热回路所控制区域的温度；按照工艺要求对引出量实时自动控制。

通道各加热回路由温度控制模式转为引出量自动控制模式时，ki，Δi是工艺根据各温度控制回路活跃度进行设定或计算，按以下原则进行：

采用等比关系时，设定Δi＝0，ki＝SPi÷引出量PID控制器OPEU；

采用等差关系时，设定ki＝1，Δi＝SPi-引出量PID控制器OPEU；

为方便实时监控，设置牵引滚线速度xsd按照CM的执行周期t0显示，板重bz和引出量按照时间间隔t

引出量PID控制器输出指令OPEU原则遵循：能够根据不连续反馈的PV(即引出量数据组有效数据平均值ycla)在连续的M+N-1个引出量能够采集够N个有效数据时间间隔时产生新的OPEU指令，否则，OPEU维持不变。

通过调整M，N实现引出量PID控制器调整钝化的程度，以达到工艺要求调整钝化程度要求。

在步骤14中，通过设定或计算SPi、ki、Δi调整通道冷却段和供料槽各加热回路在引出量调整的活跃度，满足工艺要求。

对标准历史数据采集项等信息以图形化等方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送到相关人员，能够在上位机操作站能够在线实时监控板重、引出量、引出量平均值、牵引滚线速度、引出量PID控制器反馈值PV、输出值OPEU、温度控制回路SPi等重要质量参数，对信息执行必要分析处理和存储，发出控制指令，降低自动控制系统的风险，提高生产运行效率。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。