PLC定量控制四篇

2024-09-12

PLC定量控制篇1

PLC系统即逻辑可编程控制系统, 在最初主要应用于电力行业, 随着国际上各PLC系统产品生产大公司对其功能的完善, 其控制功能越来越强大, 在化工过程控制及油田自动化储输监测中均得到了广泛的应用。*

化工产品在铁路发运过程中, 根据铁路安全管理规定, 对每具槽车均有安全充装范围的要求, 不允许超装也不允许欠装。因此在手工装车时代, 充装工人凭眼睛和经验判断充装量, 经常存在较大误差, 造成欠装和超装, 增加了二次装车或卸车的工作量, 同时增加了安全风险。为了降低工人的劳动强度及接触有毒化学品的安全风险, 大量新建的化工产品外运站均上了控制系统, 实现了定量装车控制。现在用的定量装车控制系统有通过单片机定量装车控制仪控制阀门采集流量计信号实现的定量装车控制系统, 也有应用PLC系统通过编程设计实现的定量装车控制系统。通过PLC控制系统实现的定量装车控制在化工产品外运站应用中既可实现定量装车控制, 也可实现对整个站场储罐的液位、温度、压力及可燃气体浓度的检测, 将对所有设备运行参数的检测与装车控制集中在一个系统内实现。应用定量装车控制仪实现的定量装车控制, 只能对装车过程实现控制, 不能对整个库站的生产运行参数进行监控。本文以某油田的甲醇装火车外运为背景, 基于PLC系统设计的定量装车控制系统作为描述。

2 系统介绍

2.1 控制过程

火车槽车在外运站内的铁路上与装车鹤位对应停好后, 装车工人先在现场手动操作鹤管控制系统调节左右上下移动按钮将鹤管对入槽车充装口。该鹤管控制系统是与鹤管配套单独的PLC控制系统, 控制鹤管的上下左右移动。控制室内操作人员根据押运员提供的单据, 根据每节槽车对应的鹤位, 在人机界面操作的上位机窗口中调出每个鹤位对应的控制面板, 对每个鹤位在上位机系统中设定好本次装运累计量的设定值, 对每个鹤位在系统中保留的上次充装累计量数据复位清零, 然后通过该窗口的操作面板发出打开对应鹤位的气动蝶阀及气动放空阀的控制命令, 气动蝶阀位于流量计前, 打开该阀后, 再次检查累积量设定值是否符合单据要求, 累积量是否清零, 确认无误后发出开启流量计后的气动球阀的控制命令, 该阀打开后, 启动装车屏蔽泵, 开启上栈桥总管气动蝶阀, 设定好装车总管压力, 根据压力设定值调节回流管线上气动调节阀的开度, 控制回流量, 保持装车压力稳定, 开始装车。上位机画面上将显示瞬时流量及累积流量, PLC系统采集现场流量计传回的瞬时流量信号, 进行累积, 当累积量与设定值相同时, 气动蝶阀关闭, 同时5s后气动球阀连锁关闭, 该槽车完成装车过程。当所有鹤位的累积量均达到设定值停止装车时, 关闭装车泵, 停止装车。每个鹤位上均安装有液位开关, 当液位到达液位开关所安装的位置时, 液位开关动作, 关闭流量计后的气动球阀, 防止累积量设定错误或流量计计量有误时造成甲醇溢出罐车的安全事故。

2.2 控制要求

(1) 设备应按照工艺流程及控制要求可靠动作, 并有一定的安全互锁功能。为保证装车过程中不发生误操作将累积量清零的现象累积量的复位按钮与气动球阀的开关状态保持连锁, 在气动球阀处于开状态时, 即装车过程中不允许对累积量复位, 避免罐车内的实际装车量与累积量不对应, 造成超装的现象发生。当现场槽车液位装至液位开关监测液面时, 液位开关动作, 气动球阀关闭, 避免溢罐。当装车累积量与设定值相同时, 气动球阀关闭, 保证定量装车。

(2) 能够在上位机上设定各种控制参数, 主要是设定每个鹤位的装车累积量, 设定泵出口装车汇管压力设定值, 以及各个鹤位对应气动蝶阀、球阀的开关控制。

(3) 进行密码设置, 区分开操作员与管理员权限, 防止非操作人员进行非法操作, 及非管理员修改组态。

(4) 能够实时监控现场装车量及整个库站的运行状况, 现场可燃气体浓度超标时及液位开关动作时产生报警并记录。

(5) 能够对人机界面上的所有监控数据及阀门操作进行记录, 并生成历史趋势记录曲线。

3 系统结构设计和硬件选择

3.1 系统网络结构

根据控制过程, 本系统由现场仪表、PLC以及人机界面监控系统三部分组成。

现场仪表采用Flowserve的气动蝶阀和球阀, E+H的Prowirl70漩涡流量计, 保证现场阀门动作正常, 流量计量准确。装车泵回流管线上安装有吴忠仪表厂的气动蝶阀, 泵出口上栈桥总管上采用罗斯蒙特的3051压力变送器, 检测汇管压力, 根据汇管压力调节回流阀的开度, 保证装车压力稳定, 防止装车流速过快, 产生静电, 发生安全事故。PLC系统采用了美国AB公司的高性价比的小型可编程控制器SLC 5/4作为对现场仪表信号的采集处理设备及现场阀门的控制设备。上位机人机界面系统仍然选用美国RockWell公司的RSview 32组态软件, 该人机界面软件具有组态简单图库丰富对话窗口直观的特点。通过RockWell公司的通讯接口软件RSlinx及AB公司的DH+通讯卡PKTX卡, 实现工控机与PLC处理器的数据交换。操作人员可通过人机界面软件实现对现场仪表信号的监控, 发出控制命令控制装车过程。工程师可通过工程师站上安装的RockWell公司的RSlogix500编程软件, 实现对PLC处理器的编程调试, 使得该处理器接收人机界面软件发出的命令后, 将数字信号转换为阀门可接收的控制信号, 控制阀门正常动作, 同时将现场仪表的电流及电压信号转换为人机界面软件可识别显示的数字信号。

3.2 硬件选型

现场共有20个鹤位, 每个鹤位上安装一台Flowserve气动蝶阀切断阀, 保证装车作业量达到设定值时能快速关闭。一台满足精度要求, 价格合理的E+H的Prowirl70漩涡流量计, 实现对每个鹤位甲醇流量的测量。一台Flowserve气动球阀, 保证装车完成后阀门关闭严密, 防止甲醇泄漏挥发造成环境污染。一台国产气动放空阀, 在装车过程中保证气相平衡。一个液位开关, 防止甲醇从槽车中装满溢出。每具储罐上安装一台E+H的伺服液位计, 检测储罐的液位, 装车泵出口总管上安装有一台3051压力变送器, 检测装车压力, 根据该压力调节回流管线上安装的一台吴忠仪表厂产的气动调节阀的开度, 保证装车流速恒定, 满足计量及安全要求, 整个站场根据安全要求安装有可燃气体浓度检测仪表。

根据以上情况, 现场共有55个模拟量输入点、175个开关量输入点、74个开关量输出点、2个模拟量输出点, 现场硬件配置方案如下:

(1) 处理器选用AB公司的SLC 5/43, 32K内存。该处理器有两个通讯接口, 一个是DH+网接口, 可与上位机及其他AB处理器通讯。一个是RS232串口, 可与笔记本串口通讯, 实现程序调试, 也可与其他PLC系统通过无线传输的串口通讯交换数据。

(2) AB公司的1746- (NI16I) 16点模拟量输入卡4块。1746- (IB 32) 32点数字量输入卡7块, 1746- (OW 16) 16点数字量输出卡6块, 1746- (NO 4) 4点模拟量输出卡1块。1746-P4机架电2块, 1746-A 10 10槽机架2块。

(3) 上位机选用两台研华工控机, 两块AB的PKTX通讯卡, 配置20寸液晶显示器、打印机、UPS电源。

图2给出了根据所选的系统卡件及处理器与上位机系统的工控机构成的通讯图。

4 软件设计

4.1 PLC软件设计

本系统的编程软件采用了AB公司的RSlogix500编程软件, 该软件是AB公司专门针对SLC系列小型可编程控制器开发的编程软件, 该软件采用梯形图语言及固定的功能块的调用, 可实现对现场模拟量信号的采集及按量程转换为可在人机界面中直接显示的十进制数据, 同时接收上位机发出的控制命令, 设定累积量, 开关现场气动阀, 根据压力设定值, 输出控制气动调节阀开度的百分比信号, 调节阀门开度, 控制装车压力, 保证流速平稳。

现场设备较多, 有监测信号和控制信号, 因此采用了在主程序中实现对现场液位、压力、温度及可燃气体浓度信号的检测量程转换, 气动调节阀的PID控制。软件中有PID功能块, 编程时可直接在梯形图中插入, 只需打开该功能块的编辑窗口, 设定好PID参数, 根据控制的正反作用设定好是测量值减设定值还是设定值减测量值, 设定好输出信号的百分比即可。在主程序中调用累积量计算子程序, 通过在编程软件中利用中断调用功能, 实现在固定的时间间隔内对流量累加, 得出每个鹤位的累加量;每个装车鹤位编写一个子程序, 在子程序中将累积量与设定值作比较, 当大于设定值时, 发出命令关闭气动球阀。在装运过程中, 若发生紧急情况, 需停止装车, 可通过人机界面窗口直接发出关阀命令, 直接关闭蝶阀, 通过程序设计, 在蝶阀关闭5s后球阀会自动关闭。若累积量未满足, 液位开关已与液面接触动作, 也会自动关闭球阀停止装车。同时在程序中将累积量的复位与球阀的回讯状态互锁, 在球阀处于开状时, 不能对累积量复位, 避免装车过程中的误操作导致累积量计量不准。图3给出了编写程序软件的流程图。

4.2 上位机组态设计

上位机应用了RockWell公司的RSview 32人机界面软件, 该软件是实现现场信号在上位机上显示, 以及操作人员发出控制命令控制现场设备的智能接口软件。可运行在Win2000及WinNT、XP系统下。

利用该软件的工程管理器功能, 可针对不同的现场设备控制开发不同的工程, 实现对现场设备的状态显示及控制打开工程管理器后先选择通讯驱动, 通讯驱动可以是通过AB的DH+网通讯的SLC处理器, 也可是DDE方式链接的外部数据。本工程中选择DH+网形成的AB KT-1驱动。通讯驱动选好后, 可以打开标记数据库, 根据程序中对应的硬件地址建立对应的标记, 若是在编写PLC程序时对硬件地址已经进行过标记描述, 也可直接将标记从PLC程序中导入到工程的标记数据库中。建立完标记后, 可打开画图功能, 绘制工艺流程图及操作面板, 将标记链接在画面上显示, 实现对现场状态的监控。通过数据输出链接及按钮功能, 将操作人员的设定数据及开关阀门的命令下传至PLC控制器, 实现定量装车控制。为便于历史数据的查询, 通过组态历史记录数据库, 可将需要记录的标记添加至记录数据库内, 设定历史记录文件的生成及保存时间, 可以实现按月生成新文件, 也可实现按日生成新文件, 保存时间可以设定成以月或日记录的任意时间长度。在工程运行时启动数据记录即可实现将数据定时记录入数据库文件中。还可组态历史趋势画面, 将记录的数据的历史趋势在画面上显示。便于操作人员查阅历史趋势, 分析控制过程及设备运行状况。通过在标记建立编辑的过程中, 设定报警值, 可在工程项目运行过程中对超限的数据产生报警。在工程项目运行时启动报警记录, 可将报警时间及报警值记录在文件中, 可查阅, 报警记录文件的保存时间同数据记录保存时间的设定相同。

在定量装车工程项目中设计了如图4所示的主画面, 实现对外运站内所有储输设备检测信号的显示, 又针对每个鹤位设计了控制面板, 通过触摸可调用其控制面板, 在控制面板上链接有设定值窗口、累积量显示、开关阀门的按钮以及阀门状态的显示。

通过上面的菜单按钮可显示进入不同的监控子画面, 查看可燃气体浓度及各监控参数的历史趋势。

5 系统的通讯

上位机与PLC通讯的处理软件运用了Rockwell公司的RSlinx软件, 通过在上位机插槽中安装的1784-PKTX卡, 通过DH+线将工控机与PLC处理器相连。将该软件运行后, 在RSlinx软件中配置通讯设置 (如图5所示) , 在添加驱动中设备类型选中1784-PKTX卡选项, 然后配置节点名, 即工作站在DH+网中的站名, 默认值为RSlinx, 站地址可以是0～77的任意八进制数字, 即DH+网上最多可以有63个节点。波特率设为230.4K, 驱动配置完成后启动驱动, 点击RSwho, 即可查看DH+网上的各个节点, 如图6所示。

本项目中有两台工控机, 一个SLC处理器, 在右面的窗口中均显示出来, 在RSview 32工程项目的组态中, 将通讯驱动选为AB KT-1, 在标记数据库中选择I/O外接设备, 地址根据SLC处理器中的RSlogix500程序设定, 即可实现现场设备的检测数据通过DH+网传至工控机中人机界面显示, 同时通过人机界面软件将操作命令传至现场, 实现对现场设备运行状态的监控以及定量装车过程的控制。一台工控机还可与TCP/IP网络相连, 通过RSlinx的Gatrway功能, 通过TCP/IP网络将数据传至另一IP地址允许访问本机的工控机, 可将其数据画面集成于该工控机所组态的工程项目中集中显示, 本文所介绍的甲醇外运站的数据通过此方法集成至了10km外的另一主控制室的工程项目中, 该工程项目应用组态王作为上位机项目开发软件, 通过OPC方式, 采集了甲醇外运站的数据, 实现远程实时显示该站的数据并在局域网中对外发布, 便于实现数据在局域网内共享。

6 结论

本文从下位机程序编制过程到上位机的人机界面组态及上位机与下位机的通讯配置, 介绍了采用PLC系统实现了定量装车控制的设计过程, 通过PLC系统进行定量装车控制, 可以通过一个小型站控系统实现对整个外运站的储输设备的检测及对甲醇的装车发运过程实行控制, 相对于单片机式的定量装车控制仪, 其功能更强大, 稳定性好, 便于实现数据与远程中心控制室的通讯。相比较于手动装车, 降低了装车人员接触有毒化学品的安全风险, 同时减少了超装或欠装现象的发生, 降低了装车人员的劳动强度。

摘要：根据火车装车的特点, 应用AB公司的SLC小型站控系统实现对现场流量计信号的采集累加, 应用AB公司的RSview32人机界面软件实现装车量设定, 通过处理器中的程序运行, 控制气动球阀动作, 实现对火车装车的定量控制, 控制原理简单, 稳定可靠。

PLC定量控制篇2

1 拖料给料计量的基本控制模式

拖料给料即系统中不配置预给料设备, 定量给料秤进料斗直接与供料仓连接, 通过皮带运行把料仓下进料斗中物料直接拖出的给料方式。由于进料斗闸门的开度一般不变, 皮带上的料层厚度 (即负荷) 基本不变, 所以, 定量给料秤的瞬时给料量 (即流量) 基本与皮带速度成正比。因此, 通过调节控制皮带速度即可实现流量调节和定量给料控制。该控制模式设备少、控制系统简便、经济, 操作维护简单方便, 调节范围宽, 属无滞后控制环节, 工作稳定可靠, 计量控制精度高, 是一种较理想的给料控制方式。拖料给料现场控制模式如图1所示。

定量给料秤的物料料流负荷和速度 (即带速) 测量值输入称重控制器, 称重控制器经过与设定流量目标值比较运算, 除输出流量状态参数做现场和中控室显示外, 输出流量偏差调节量给定量给料秤皮带拖动调速单元, 调控皮带运行速度, 使定量给料秤的瞬时给料量趋近并达到设定的目标值, 实现定量给料控制。中控控制时, 控制单元把流量测量值与设定目标值比较运算, 产生的流量调节量, 以外给定方式输入称重控制器或直接输入皮带拖动调速单元, 通过调节控制皮带速度实现定量给料控制。

拖料给料方式适用于松散自由流动的块、粒状物料和不具有倾泻性流态化的粉状物料给料计量场合, 是在固体物料给料计量中采用最广最多的给料方式。笔者认为:凡是能够采用拖料给料方式的均应采用拖料给料, 至于采用现场控制还是中控控制应据条件需要而定。

2 预给料计量系统的主要控制模式

2.1 预给料计量系统机理

预给料计量系统即是把给料与计量输送功能分开, 由预给料设备把料仓的物料提供到定量给料秤皮带上, 皮带再把物料输送给下一级设备的同时完成流量称重测量和控制。因此, 预给料计量系统中定量给料秤的皮带失去了给料和流量调节控制功能, 由预给料设备取代。从而, 预给料设备的瞬时给料量也就成为流量调节控制的主要被控对象, 而定量给料秤皮带速度只可作为流量随动跟踪和皮带上物料负荷的调节被控对象, 绝不应作为流量定量控制的被调节控制对象。

预给料方式主要用于倾泻性流态化的粉体物料和黏湿性物料的给料计量系统。粉体物料一般采用流量阀、管螺旋给料机或叶轮给料机等做预给料设备。黏湿性物料多采用板式给料机 (即板喂机) 或强制皮带给料机等做预给料设备。由于系统增配预给料设备, 往往造成设备安装高度大大增加, 设备和建筑费用提高, 给料控制系统较复杂、控制滞后时间随物料流程增加而增长, 工作稳定可靠性和控制精度变差, 控制方案模式较多, 在实际应用中问题也较多。

2.2 主要控制模式

2.2.1 单调节控制模式

单调节控制就是预给料设备把物料提供到定量给料秤皮带上, 皮带以设计的最大流量时的速度恒速运行, 称重控制器将物料瞬时负荷和流速的测量值进行运算, 得到瞬时流量值, 并与设定流量目标值比较, 产生的偏差调节量输入预给料设备的调节单元, 使预给料设备的瞬时给料量趋近并达到设定流量目标值, 从而实现定量给料控制。单调节现场控制模式如图2所示。操作控制在现场进行, 中控室只作流量等状态参数显示。

单调节控制模式下, 由于定量给料秤皮带恒速运行, 只有一个预给料设备瞬时给料量闭环调节系统。所以, 控制系统简单、经济, 工作可靠性较好, 是国内外惯用的传统控制模式。但是, 由于皮带恒速运行, 皮带上的物料负荷随瞬时流量变化而波动, 特别在流量较小时可能导致皮带上料层过薄, 对测量精度和控制稳定性极为不利。另外, 皮带上料层厚度一般只能在2∶1左右范围变化。所以, 系统流量的调节范围较小, 不能适应宽调节流量使用场合要求。由于皮带恒速运行, 大多数系统不设置测速环节, 把皮带速度作为恒定值, 从而降低了测量和控制精度。基于上述原因和笔者经验, 系统中最好设有皮带速度调节和测量环节。因为选型设计的最大瞬时流量往往远大于生产运行实际最大瞬时流量, 必然导致皮带上料层过薄问题更为严重, 影响控制精度和稳定性, 降低测量精度。如果设有带速调节和测量环节, 在实际生产中可调节皮带速度以最大给料量的速度运行, 从而可减少上述不良影响, 并为改造成更优良的流量/负荷双调节控制模式提供便捷条件。

2.2.2 流量与负荷双调节控制模式

1) 流量与负荷双调节控制就是把预给料设备的瞬时给料量 (流量) 及定量给料秤皮带上的物料负荷分别做定量控制被控对象, 组成两个闭环调节系统的控制模式, 如图3所示。称重控制器根据定量给料秤输入的物料负荷和速度测量值运算得到的瞬时流量, 与根据生产要求设定的流量目标值比较, 产生的调节量输入预给料设备的调节单元, 调控预给料设备的瞬时给料量, 使之达到设定流量目标值, 实现定量给料闭环控制。同时, 称重控制器根据皮带上物料负荷的测量值与设定的负荷目标值比较运算, 输出调节量到皮带速度调节单元, 通过调节控制皮带速度, 使皮带物料负荷达到设定的目标值, 实现皮带物料负荷基本在恒定状态运行, 从而确保皮带物料负荷不随流量变化而波动。

该双调节控制模式下, 不会出现单调节模式时皮带上料层过薄和不稳定情况, 也不会像有些系统那样由于皮带物料负荷太小而发生速度超调或由于皮带物料负荷过大而发生冲跑、漫料等弊病。由于负荷快速随动跟踪流量变化, 既保障了运行稳定, 也减少调节滞后的影响。所以, 这种控制模式系统控制精度高、流量调节范围宽、适应性强、稳定可靠性好。在预给料定量控制方式中是一种比较理想的控制模式。笔者建议应积极推广和选用这种控制模式。

2) 在实际工作中常常遇到几乎与此相反的双调节闭环控制模式, 即通过调节皮带速度调节控制瞬时流量, 同时, 以皮带的物料瞬时流量或负荷反馈控制预给料设备瞬时给料量, 这种双调节闭环控制模式存在很大问题。首先, 必须明确系统中预给料设备的瞬时给料量决定系统物料流量的大小, 定量给料秤皮带失去了给料和流量调节功能, 皮带速度变化只能改变皮带物料负荷的大小, 而不能调节物料流量, 更不能像中间仓那样起到物料暂存和流量调剂作用。因此, 上述双调节模式下, 当定量给料秤的瞬时流量大于设定目标值时, 控制系统会自动调慢皮带速度, 但皮带速度减慢仅仅导致皮带上物料负荷成比例增大, 不会改变物料流量, 即瞬时流量仍然大于设定流量, 促使皮带速度继续进一步减慢, 物料负荷进一步加大。如果预给料设备控制滞后或失控, 预给料量没有及时快捷有效减小, 必然造成皮带上冲跑、漫料。反之, 如果皮带上物料流量小于设定流量, 基于同样原理, 导致皮带速度加快, 促使皮带物料负荷成比例减小, 皮带速度进一步加快, 直到控制系统超调。这种双调节控制模式在实际生产中较广泛存在, 冲跑和漫料事故时有发生, 给生产的稳定运行造成困难, 特别是在大流量、长滞后和预给料不够稳定顺畅的场合更为明显。

如果采用定量给料秤皮带负荷控制预给料设备的瞬时给料量, 也只有在皮带恒速运行的条件下, 皮带上的物料负荷才与流量成正比关系, 可以根据皮带物料负荷调节控制物料流量。所以, 采用以皮带负荷反馈控制预给料设备瞬时给料, 必须在量程范围根据负荷与流量特定关系采用预置设定方式设计控制软件, 这将使控制软件较为复杂, 冲跑和漫料等问题也没有根本解决。总之, 这种以定量给料秤做流量定量控制、以皮带上物料流量或负荷反馈控制预给料量的双调节控制模式有明显的原理性错误, 实际应用证明问题较多, 不推荐采用这种控制方式。

2.2.3 流量跟踪双调节控制模式

流量跟踪双调节闭环控制就是把预给料设备瞬时给料量作为流量被控对象, 而定量给料秤皮带速度作为流量跟踪调节, 组成统一的闭环控制模式, 如图4所示。即称重控制器根据定量给料秤输入的物料负荷和速度测量值与流量设定值比较运算, 输出一个流量调节量, 此调节量经分流模块分别调节预给料设备的给料量和定量给料秤皮带速度, 使皮带速度随动跟踪流量同步运行。从而保证皮带物流负荷基本稳定, 不会随物料流量变化产生较大波动。这种跟踪流量单闭环双调节控制模式, 控制系统的控制软件简单, 多家企业的实践应用证明运行稳定, 近乎无滞后控制环节, 有利于保证较高的计量精度和可靠性。但选用时应注意预给料设备规格、工作参数设计选配, 力求其给料速率与定量给料秤皮带速率有较好的线性匹配, 这是系统负荷稳定的重要因素。

另外, 基于锁风和防止冲跑料等需要, 有的预给料系统采用双级串联预给料设备给料, 要求前后两级预给料设备协调同步运行。采用这种流量同步跟踪调节控制方式是一种很好的选择。即把头级预给料设备瞬时给料量作为主要控制对象, 而后级给料设备作为随动跟踪调节对象。当然, 也可以让后级给料设备在最大流量时速状态下恒速运行。

2.2.4 进料斗料位 (或负荷) 上下限控制模式

为了保障给料系统连续给料, 在进料斗上 (或进料小仓, 下同) 设置料位或负荷测控装置, 称重控制器或独立专用控制器根据进料斗设定料位或负荷上下限调节控制预给料设备的工作状态, 保障连续给料运行, 定量给料秤以拖料给料方式调控瞬时给料量实现定量给料控制。系统如图5所示。

这种系统的设备比双调节系统稍显复杂, 费用稍高, 但控制效果往往并不佳。最主要缺点是:由于工艺条件限制, 进料斗或小仓的容量较小 (一般为1.5m3左右) , 所以料位 (或负荷) 变化波动较快, 使调控系统难以处于稳定状态, 容易造成调节系统振荡失调, 尤其当物料性质和给料状态变化较大、出料困难不稳定时更难以控制, 控制精度更难保证。所以, 不推荐采用这种控制模式。

上述控制模式一般为现场控制方式, 中控只作流量等状态参数显示。随着生产规模大型化和自动化水平、中控人员技术素质的提高, 从自动控制技术角度实现中控控制比较简单容易, 所以采用中控控制方式越来越多。在系统设计时只要使中控单元具有此计量参数处理运算和控制功能, 便可以接受定量给料秤和称重控制器输入的流量测量相关信号、中控单元经过与设定流量目标值比较运算, 产生的调节量输入称重控制器或直接送入流量调节量单元, 调节瞬时给料量, 使之达到设定目标值, 即可实现定量给料秤中控控制方式。

3 结论与建议

1) 给料计量控制系统, 须根据物料具体流动和黏附状态性质等恰当选择给料方式。凡是可以采用拖料给料的均应采用拖料方式。当今在设计和实用中常有过度采用振动进料斗和预给料方式的倾向, 在块粒状物料的定量计量方面尤为明显。这样将大大增加建设资金, 增加设备管理维护工作量和费用, 增加系统的复杂性和不稳定因素, 降低计量控制精度和可靠性。

2) 在给料定量控制系统中, 物料瞬时流量始终是系统调节控制的核心对象, 在预给料系统, 头级预给料装置是流量调控的主要执行机构和被控对象, 而定量给料秤皮带已经失去给料和流量调控功能。所以, 不能再作为流量定量控制的主要对象, 只可作为负荷控制或流量随动跟踪调控对象, 否则就可能发生给料计量控制系统工作不稳定、发生冲跑和堵料等事故。笔者建议:预给料计量控制系统中, 应首先选用流量负荷或流量随动跟踪双调节闭环控制模式。

3) 给料计量控制系统是一个系统工程, 必须全面合理兼顾供给料、称重计量、调节控制每个环节。采用科学合理的给料方式、设备配置、各环节相互协调匹配和科学合理的系统控制模式, 才能保证工作连续稳定、计量控制准确可靠, 达到预期经济和技术效果。

参考文献

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PLC定量控制篇3

一、内部控制评价现状及存在的问题

目前，商业银行在内部控制评价中，对过程评价，主要依据是“银监会”制定的《商业银行内部控制过程评价示例》（以下简称“示例”），“示例”中对授信业务、资金业务和国际业务等业务系列按内控五要素设定评价标准分值，同时对每一要素又确定若干评价细目，并给予一定分值。在具体操作中，主要运用询问、书面文档检查、观察、流程图、抽样、穿行测试和压力测试等方法，通过调阅业务档案、检查内控制度建设和执行情况等，发现存在的问题和不足，并根据存在的问题，对“示例”中各业务系列的每一评价内容酌情给分，然后得到每一业务系列的分值，最后得出商业银行内部控制过程评价的总分，这种评价结果往往受样本量大小，评价人员的业务水平和专业判断能力等的影响，其客观性和准确性受到质疑。具体来看，主要存在如下问题。

（一）对内部控制评价重要性认识不足在商业银行内部有一部分人，尤其是个别高管，对内部控制评价的认识存在误区，认为内部控制评价可有可无，与一般的内审并无多大差别，对商业银行经营管理、内部控制水平的提高起不了多大的作用。产生上述错误认识的原因：一是没有深刻认识到内部控制评价在实现商业银行内控目标、提高经营管理水平和完善内控体系中的作用。二是对“试行办法”等相关内容学习不够，没有真正理解其中的精髓，将内部控制评价看成一项孤立的活动，而不是作为内控体系的整体来看待。

（二）内部控制评价效率较低目前，商业银行开展内控评价的手段仍以传统的定性评价方法为主，工作量大，极大影响了内控评价效率。商业银行机构众多，网点分布广，要想对内部控制体系所有关键点和风险点进行评价，达到对所有的基层行实施有效监管的目标，无论是在制度上、机制上，还是在内控评价的手段上、方法上都有待于进一步完善和提高，加快内控评价方法的创新，使商业银行内部控制评价从定性为主向定性与定量相结合，并以定量为主的方向发展。

（三）现行评价方法主观性强“银监会”颁布的“试行办法”及“示例”等，具有较强的主观性。一是对某些内容未作明确界定，容易造成不同的理解，如对授信政策，有的由于不懂其中含义，就将政策简单理解为制度。由于理解不同，在具体打分时，就可能出现同样的情况，给予不同的分值，从而产生不同的评价结果。二是内控评价方法多注重定性分析，缺乏定量分析，评价人员难用一把尺子进行衡量并得出科学的、正确的评价结果。三是内控评价标准包含较多的主观因素，体现的客观性较少，从而影响评价的公平性。

二、运用定量数学模型开展内部控制评价的必要性

运用定量数学模型方法，对提高内部控制评价的客观性、准确度和科学性，不失为一种有效的手段。

（一）传统评价方法已不能满足内部控制发展需要我国商业银行内部控制评价规范和标准的研究虽然取得一定的成果，但这些研究仅仅停留在定性方面，内部控制的评价仍然依靠内部控制调查表、文字描述法、内部控制流程图等基于主观评价的方法。随着内部控制系统的日趋复杂，这些评价方法已暴露出很大的局限性，滞后于内部控制的发展，且其评价效果已无法令人满意。因此，运用数学方法来构建内部控制评价的数学模型，对提高评价的效率和效果，并进一步完善内部控制等方面具有重要的意义。

（二）内部控制定量评价是提升商业银行内部控制水平的必然要求运用数学模型进行的内控评价是一种量化的评价方法，通过给商业银行及其分支机构的内控过程进行评价打分，运用模糊数学综合运算得出各个控制要素和总体的分值。这种量化的结果可以很直观地揭示出各商业银行总体和分支机构内部控制水平的高低，而且各分支机构的得分也可以相互比较，有利于商业银行找出内部控制的薄弱环节所在。通过动态的内部控制评价，并对薄弱环节加以整改提高，使商业银行及其分支机构不断提升“内控短板”。所以，内部控制的定量评价会在很大程度上促使商业银行内控水平的提高。

（三）有利于提高内控评价科学性传统的内部控制评价方法主要依赖于专业人员的主观判断从定性方面进行的评价，缺乏一定的科学性。这种判断不仅受评价人员的知识结构、工作经验、评价能力等的影响，而且容易受周围环境的干扰，难免会出现疏漏或失误，内部控制评价的可靠性难以满足。因此，通过运用模糊数学理论从定量的视角出发，将商业银行内部控制看作是为实现内部控制目标的一系列控制点和与之相应的控制措施，进而建立数学模型进行定量评价，与传统的定性评价方法相比，定量评价方法的应用提高了评价的准确度，减少了主观判断对整体评价的影响，将定性指标予以了定量化处理，并将定性的评价结果转换为定量的结果，提高了评价的科学性。

三、内部控制评价定量数学模型构建

模糊数学目前是研究现实中许多界限不分明问题的一种数学工具，其基本概念之一是模糊集合。利用模糊数学和模糊逻辑，能很好地处理各种模糊问题。运用数学模型开展的内部控制评价是把模糊数学的综合评价模型应用于内部控制活动中的评价。它首先建立内部控制活动的因素集，然后分配这些内部控制点的权重，对这些内部控制点分别进行评价，最后利用模糊矩阵对其进行内部控制活动的综合评价，得出评价结果。因此商业银行内部控制活动模糊数学评价模型可由因素集、评语集、权重集等若干个集合组成，利用层次分析法确定评价指标的权重，再用模糊评价方法对评价结果进行归类和综合评价。

（一）模糊数学评价模型建立根据“试行办法”和“示例”中的评价指标，运用模糊数学多级综合评价方法建立内部控制综合评价模型。先对内部控制的各因素指标进行综合分类，然后将对各个指标的评价综合成对主因素的评价。

（1）建立模糊综合评价因素集。因为内部控制的评价体系涉及每个因素的指标比较多，所以需要对因素集进行划分，把X分为多个因素子集，并且必须满足:

X=X1∩X2∩...∩Xn。同时，对于任意的i≠j，i，j=1，2，...，n，均有Xi∩Xj=?椎，即这种划分要把因素集X 中的诸评价指标分完，而任一个评价指标又应只在一个子因素集Xi中。接着以Xi表示第i个子因素指标集，它有Ki个评价指标，即Xi={Xi1，Xi2，...Xin}，i=1，2，...，n。这样，由于每个xi含有ki个评判指标，于是总因素指标集X有ki个评判指标。

（2）进行单因素评价，建立模糊关系矩阵R。在构造了模糊子集后，需要对评价目标从每个因素集XI上进行量化，即确定从单因素来看评价目标对各模糊子集的隶属度（R|Xi），进而得到模糊关系矩阵R。即R=R/X1R/X2…R/Xn=r11r12…r1mr21r22…r2m… … ……rn1 rn2…rnm

矩阵R中第i行第j列元素rij表示某个被评事物从某个因素XI方面的表现，是通过模糊向量（R|XI）=（r11r12…r1m）来刻画的。

（3）确定评价因素权向量A与评语集V。在模糊综合评价中，权向量A=（a1，a2…an）中的元素ai在本质上是因素XI对模糊子集{对被评事物重要的因素}的隶属度。本文使用层次分析法来确定评价指标间的相对重要性次序，从而确定权系数。并且在合成之前归一化，即■a1=1，ai≥0，i=1，2，…，n。同时假定：V={V1（优秀），V2（较好），V3（一般），V4（较差），V5（差）}。

E={100（优秀），80（较好），60（一般），40（较差），20（差）}

（4）由A与各被评事项的模糊评价向量R，生成模糊评价结果向量B。即AR=（ai，a2…ap） =（b1，b2…bm）=B。其中bm是由A与R的第m列运算得到的，它表示被评事物从整体上看对评语集V的隶属程度。

（5）计算内部控制综合评价值。?滋=B*E，根据得出的?滋值做出评价。

四、模糊数学综合评价模型在内部控制评价中的应用

商业银行在应用模糊数学综合评价模型进行内部控制评价时，确定指标权重和评语权重是取得评价效果好坏的关键。指标权重由“银监会”在“试行办法”和“示例”中对相关指标设定的分值确定，而评价矩阵中评语权重可通过专家打分法、多元统计分析法、权值因子确定法等方法设定。本文拟通过专家打分法来确定评语权重，专家打分法是指通过匿名方式征询有关专家的意见，对专家打分情况进行统计、处理、分析和归纳，客观地综合多数专家经验与主观判断，然后确定各评语权重的一种方法。

限于篇幅，下面以某商业银行国际业务内部控制过程评价为例，具体说明如何运用模糊数学综合评价模型开展商业银行内部控制评价。

（一）建立国际业务内部控制评价多级分层结构根据”银监会”在“示例”中规定的相关内容，将国际业务内部控制过程评价中五要素分为二级层次，第一层次为内部控制环境、风险识别与评估、内部控制措施、监督与纠正、信息交流与反馈等五个环节，对每个环节又作为第二层次进行细分，如内部控制环境分为内部控制政策、内部控制目标、组织结构、企业文化和人力资源等六个方面。上述分层如用字母表示，第一层次指标X={X1，X2，X3，X4，……Xn};第二层次指标Xi={Xi1，Xi2，Xi3，Xi4，……Xin}，i=1，2，……，n。

（二）对数学模型进行模糊综合运算通过对权重矩阵和评价矩阵的综合模糊运算，即B=AR，得出模糊数学综合评价矩阵B。

（三）构造向量ET，将运算结果转换成分数形式根据“示例”对第一层次指标分值的设定，内部控制环境、风险识别与评估、内部控制措施、监督与纠正、信息交流与反馈五个环节的ET分别为（75，60，45，30，15）、（100，80，60，40，20）、（100，80，60，40，20）、（75，60，45，30，15）、（100，80，60，40，20），国际业务总体评价ET为（450，360，270，180，90）。

向量ET的构造基于以下假定：在内部控制环境中，如内部控制环境为优秀得75分（满分），较好得60、一般得45分，较差得30分，差得15分。在风险识别与评估中，如风险识别与评估为优秀得100分（满分），较好得80、一般得60分，较差得40分，差得20分，其他依此类推。在国际业务总体评价中，如内部控制为优秀得450分（满分）、较好得360、一般得270分，较差得180分，差得90分。

（四）模糊数学综合评价具体计算过程根据”银监会”在“示例”中对国际业务内部控制评价各层次指标分值设定和受邀32名专家打分结果，得出国际业务内部控制模糊数学评价的指标及评价权重情况表。详见表1。

（1）内控五要素模糊数学综合评价。根据表一中的数据，可得:

X1=0.220.30.20.20.080.180.220.280.20.120.30.180.30.120.10.250.350.20.2 0

A1=（0.26670.2 0.26670.1333 0.1333）

该式数据已作归一化处理，即A1=（20/7515/75 20/7510/7510/75）

根据上述公式，则可得b1=X1A1=（0.24800.17740.25070.19470.0587）

同理，b2=X2A2= （0.314 0.222 0.23 0.178 0.0398）

b3=X3A3=（0.27 0.2150.295 0.16 0.06）

b4=X4A4= （0.2319 0.2933 0.23 0.154 0.0907）

b5=X5A5= （0.345 0.2375 0.195 0.1825 0.04）

将上述b1、b2、b3、b4和b5的计算结果转换成分数形式，即可得：

?滋1=b1ET=（0.2480 0.1774 0.2507 0.1947 0.0587）（75，60，45，30，15）=47.24（分）。

?滋2=b2ET=（0.314 0.222 0.23 0.178 0.0398）（100，80，60，40，20）=70.88（分）

?滋3=b3ET=（0.27 0.215 0.295 0.16 0.06）（100，80，60，40，20）=69.5（分）

?滋4=b4ET=（0.2319 0.2933 0.23 0.154 0.0907）（75，60，45，30，15）=51.33（分）

?滋5=b5ET=（0.345 0.2375 0.195 0.1825 0.04）（100，80，60，40，20）=73.3（分）

从?滋1、?滋2、?滋3、?滋4和?滋5的计算结果可以看出，国际业务内部控制五个要素综合评价得分均介于较好和一般之间，其中风险识别和评估、信息交流和反馈、监督与纠正一般偏向较好，而内部控制环境、内部控制措施则偏向一般。

（2）国际业务内控总体状况模糊数学综合评价。根据以上计算结果，可得：

X=0.24800.17740.25070.19470.05870.31400.22200.23000.17800.03980.27000.21500.29500.16000.06000.23190.29330.23000.15400.09070.34500.23750.19500.18250.0400

而A经归一化后为（0.1667 0.2222 0.2222 0.1667 0.2222）。

则有B=AX=（0.3002 0.2284 0.2400 0.1740 0.0559）。

转换成分数形式，则可得?滋=BE=（0.3002 0.2284 0.2400 0.1740 0.0559）（450，360，270，180，90）=318.47（分）。

根据计算结果，国际业务内部控制综合评价得分为318.47（分），用模糊数学表示是一般偏向较好。

受全球性经济金融危机的影响，国际业务面临的内外环境将会更加复杂，如存在内控漏洞或风险隐患，将对商业银行造成较大的负面影响。因此进一步加强内部控制和风险管理，已成为国际业务经营管理中的头等大事。本案例中某商业银行国际业务的内部控制状况虽不算很差，但与较好和优秀相比，尚有较大差距，故根据综合评价结果，该行应认真查找原因，逐项落实整改，尤其要进一步改善内部控制环境、强化内部控制措施，从而不断提高内控水平，促进国际业务的稳健发展。

五、运用数学模型开展内控评价的局限性

基于定量数学模型的商业银行内部控制评价方法克服了现有商业银行内部控制评价方法的主观随意性，提高了评价的准确度和科学性，从而有力促进商业银行内部控制体系的完善，但也存在一些局限。

（一）单一的定量方法并不能解决内部控制评价中的所有问题定量的内控评价必须依赖必要的定性分析，事实上，定量方法的应用并不排斥主观判断和定性分析，两者结合使用将会提高评价工作的效率和效果。

（二）定量评价离不开复合型的高素质人才运用模糊数学开展内部控制评价，评价人员不仅要具有较高的业务水平，熟练掌握内控评价的相关知识和较强的专业判断能力等，而且必须具备一定的数学基础，否则难以适应定量评价工作。

（三）评价结果受权重值影响在开展商业银行内部控制评价时，各指标权重可参照“银监会”在“试行办法”和“示例”中设定的标准分值，但由于评价矩阵中评语的权重不管采用专家评分法或其他方法确定，多少要受人为因素的影响，继而影响评价结果。

综上所述，可以得出以下结论：

第一，运用数学模型开展内控评价有利于实现商业银行的精细化管理，完善商业银行的自我约束机制，保持稳健经营。本文通过运用模糊数学综合评价模型，用量化的评价结果清晰地反映出商业银行国际业务内部控制是否存在薄弱环节，并有针对性地采取整改措施，从而全面提高商业银行国际业务的内部控制水平，促进国际业务又快又好发展，同时，通过实证研究，表明本定量评价方法也适用于商业银行授信业务、资金业务及其整体等的内部控制评价。

第二，运用数学模型开展内控评价有利于完善和发展商业银行内部控制评价的方法，并促进商业银行内控目标的实现。基于定量数学模型的商业银行内部控制评价为商业银行内部控制评价方法研究提出了一种新思路，将促进商业银行内部控制评价方法的发展和创新。

第三，复合型高素质人才是开展商业银行内部控制定量评价的前提，因此要加快对既有较高业务水平、较强专业判断能力，又有一定数学基础的复合型高素质人才的培养，使评价人员不仅有熟练的定量计算能力，而且有出色的定性分析水平，从而为开展内部控制的定量评价创造条件。

第四，如何最大限度地降低评语权重的主观因素对定量评价结果带来的不利影响值得作进一步的研究，本文认为，应建立有效的专家评分机制，使专家给出的评语权重更趋合理，从而进一步提高商业银行内部控制定量评价的准确度。

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