氯化鉀粉體進入料倉后，在振動器的作用下進入螺旋輸送機，氯化鉀粉體沿螺旋槽向出料口方向前進。在出料口下方的稱量裝置傳感器將檢測到的重量信號傳送到plc的模擬量輸入單元。同時，安裝在電機非負載軸端的編碼器檢測螺旋軸旋轉的周數和速度，編碼器輸出脈沖傳送到plc的高速計數單元。經cpu單元運算處理后，得到氯化鉀粉體的流量值和累積重量值，由模擬量輸出單元輸出控制信號，控制變頻器和變頻電機，從而控制氯化鉀粉體的流量。氯化鉀流量是流量比值控制系統(tǒng)的主動量。粉體流量(給料量)表達式為：
  
q=k·q·v            (1)
  
式中，q—計量螺旋輸出流量(給料量)，kg/s；k—稱重系數；q—螺旋內粉體的線負荷，kg/m；v—螺旋內粉體流動速度，m/s 。
  
粉體在計量螺旋內沿螺旋形軌跡運動，不便于直接檢測流動速度v，通常是使用編碼器檢測電機的轉速，再換算出流速v。如圖3所示計量螺旋示意圖。

                                         圖3  計量螺旋示意圖
  
（5）電磁流量計。電磁流量計廣泛用于測量導電的液體和液固兩相流體的體積流量，測量結果與流體的溫度、粘度、密度、壓力及液固成分比無關，電導率在較大范圍內變化時也不會影響測量結果。因此，只需經普通水標定后，就可以用來測量其他導電性液體或液固二相流體介質的流量，而不需附加任何修正，所以電磁流量計是一種真正的體積流量計。本設計采用的是廣東萬山自動化儀表有限公司wsdq型電磁流量計。
  
2.2 plc控制系統(tǒng)設計
  
氯化鉀稱重裝置、硫酸電磁流量計的輸出均為4～20ma信號，分別送到模擬量輸入單元fx2n-4ad的電流輸入1、電流輸入2。模擬量輸入單元fx2n-4ad有4個12位模擬量輸入通道，輸入量程可以是電流信號（4～20ma）或電壓信號（-10～10v）。轉換速率為15ms/通道或者6ms/通道（高速）。
  
計量羅旋和硫酸泵都采用變頻調速系統(tǒng)，兩臺變頻器的控制信號來自plc系統(tǒng)的模擬量輸出單元fx2n-4da。fx2n-4da有12位4通道，輸出量程可以是電流信號（4～20ma）或這電壓信號（-10～+10v）。轉換速度為4通道2.1ms在程序中占用8個i/o點。
  
（1）設定參數數據存儲器地址
  
            計量螺旋給料量即氯化鉀流量設定值：d1 d0，2個字，8位bcd碼。
            氯化鉀/硫酸流量比值系數：d3 d2/d9 d8。
            氯化鉀實際流量值存儲器地址：m500，16位二進制碼。
            硫酸實際流量值存儲器地址：m501，16位二進制碼。
            16級增益數據存儲器地址：第1級～第10級：d100～d109,d130～d139。
            16級積分時間常數數據存儲器地址：第1級～第10級：d110～d119,d140～d149。
  
（2）變頻器調節(jié)
  
使用mm430變頻器控制泵類負載時，需要注意起始頻率，防止閉環(huán)控制系統(tǒng)在突加給定時，流量出現過大的超調和震蕩。在管道和泵的規(guī)格確定之后，相應的流量起始頻率也就確定了。在本系統(tǒng)中，頻率大于19hz之后才有流量輸出。針對變頻調速泵的這種特性，在系統(tǒng)調試時應首先進行開環(huán)試驗，測出泵的頻率-流量特性曲線。根據測出的起始頻率來制定控制算法。在起始頻率以下，采用開環(huán)控制模式，變頻器的輸入信號為斜坡函數，即線形漸增電壓信號。待達到起始頻率建立起流量之后，再轉入閉環(huán)控制模式。對于閉環(huán)控制模式，又分為比例（p）控制和比例積分（pi）控制兩種模式。首先運行比例控制，當實際流量接近設定流量時，再轉入比例積分控制模式。采用多模態(tài)控制后，消除了流量的大幅度波動，改善了流量的跟隨性能并消除了穩(wěn)態(tài)誤差。

（3）pid控制
  
            fx2nc系列plc具有pid控制指令，
            pid  d200    設定值sv，參數起始字，二進制數據               
            d201    輸入字，流量反饋數據，二進制數據
            d500    控制參數
            d500 采樣周期t  1～32767ms           d501  動作方向（act）
            d502 輸入濾波常數a  0～99%             d503 比例增益kp  1～32767%
            d504 積分時間ti  （0～32767-
            ms）*100  d505 微分增益kd   0～100%
            d506 微分時間td   （0～32767）*10ms
            d503（比例增益kp）：8000（bcd碼）左右，p小則超調大，震蕩次數多。
            d504（積分時間ti）：根據‘誤差數據’（d50），將積分ti分為10級，在運行過程中自動地調用相應的積分ti，達到既響應快又抑制超調的目的。在突加給定的情況下，最大超調量小于5%。
           
d506(微分時間td)：4000（bcd碼）左右。 
         
在本系統(tǒng)中，根據流量閉環(huán)控制系統(tǒng)的誤差大小，將比例系數和積分時間常數各分為10級，在運行過程中能夠自動地調用合適的比例系數和積分時間常數，這種控制能夠兼顧跟隨性和抗擾性，實現了既響應快又抑制超調的目標，達到了很好的效果。