一種plc模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置及其控制方法
【專利摘要】一種PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置及其控制方法，屬于PLC模糊自適應(yīng)控制領(lǐng)域，該試驗裝置由海水鹽度試驗平臺和PLC鹽度控制系統(tǒng)組成，所述的海水鹽度試驗平臺包括試驗箱、母液罐和回收槽，母液罐通過海水輸入管路將海水輸送至試驗箱內(nèi)，試驗箱內(nèi)的海水試驗溶液通過回收管路輸送至回收槽，回收槽連接有出水管路。PLC鹽度控制系統(tǒng)內(nèi)的PLC控制單元根據(jù)檢測到的試驗箱、母液罐和回收槽內(nèi)的液位和鹽度信息自適應(yīng)地通過I/O驅(qū)動電路接口模塊來對海水鹽度試驗平臺內(nèi)不同的電磁閥進行通斷控制，從而最終實現(xiàn)對試驗箱內(nèi)海水試驗溶液液位和鹽度的自適應(yīng)控制。本發(fā)明能夠根據(jù)海水鹽度試驗的不同要求，很方便地實現(xiàn)海水鹽度多點自適應(yīng)控制。
【專利說明】一種PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于PLC模糊自適應(yīng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于PLC模糊自適應(yīng)控制的海水鹽度試驗裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海水是一種含有多種鹽類的電解質(zhì)溶液，以3%?3.5%的氯化鈉為主鹽，其中氯離子含量很大，海水的高含鹽量、含砂量以及通常溶解有空氣的特征使得海水對金屬具有強腐蝕性。在金屬構(gòu)件的防護涂料技術(shù)以及耐海水腐蝕鋼的研究中，通常要使金屬構(gòu)件在不同海水鹽度條件下進行腐蝕性試驗，由于海水濃度控制無固定的數(shù)學(xué)模型且具有動態(tài)性，同時鹽度傳感器存在固有的時延，常規(guī)的自動控制技術(shù)往往不能滿足對試驗溶液鹽度控制的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于PLC自適應(yīng)控制的海水鹽度試驗裝置及其控制方法，本發(fā)明能夠根據(jù)海水鹽度試驗的不同要求，很方便地實現(xiàn)海水鹽度多點自適應(yīng)控制，以提高海水鹽度試驗裝置對試驗條件變化的適應(yīng)性。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置，該試驗裝置由海水鹽度試驗平臺和PLC鹽度控制系統(tǒng)組成，所述的海水鹽度試驗平臺包括試驗箱、母液罐和回收槽,母液罐通過海水輸入管路將海水輸送至試驗箱內(nèi)，試驗箱內(nèi)的海水試驗溶液通過回收管路輸送至回收槽,回收槽內(nèi)的回收液經(jīng)出水管路流出后一路由海水循環(huán)管路送至母液罐，另一路經(jīng)排放管路排放掉，所述的海水輸入管路、回收管路、海水循環(huán)管路和排放管路上分別設(shè)有鹽水電磁閥、放水電磁閥、海水回收泵和排放電磁閥，所述試驗箱上連接有淡水輸入管路，在淡水輸入管路上設(shè)有淡水電磁閥，試驗箱上還設(shè)有海水試驗溶液循環(huán)回路，在海水試驗溶液循環(huán)回路上設(shè)有海水循環(huán)泵；
所述PLC鹽度控制系統(tǒng)包括工控機、PLC控制單元、I/O驅(qū)動電路接口模塊、傳感器接口模塊，鹽度傳感器和液位傳感器，工控機為所述試驗裝置的上位機，并與PLC控制單元進行數(shù)據(jù)通訊，鹽度傳感器和液位傳感器將采集到的試驗箱、母液罐和回收槽內(nèi)的鹽度和液位信號傳遞給傳感器接口模塊，傳感器接口模塊將接收到的鹽度和液位信號傳遞給PLC控制單元，PLC控制單元通過I/O驅(qū)動電路接口模塊實現(xiàn)對海水循環(huán)泵和海水回收泵的啟停控制以及淡水電磁閥、鹽水電磁閥、放水電磁閥和排放電磁閥的通斷控制。
[0005]一種PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置的控制方法，包括以下步驟:
(1)、PLC控制單元對鹽度傳感器和液位傳感器的數(shù)據(jù)進行采集，工控機將PLC控制單元采集的鹽度和液位數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)控界面上；
(2)、用戶對監(jiān)控界面上的控制參數(shù)進行設(shè)定，所述控制參數(shù)包括試驗箱內(nèi)海水試驗溶液鹽度變化率、海水試驗溶液鹽度以及海水試驗溶液鹽度配制的點數(shù)；
(3)、PLC控制單元依據(jù)海水試驗溶液的鹽度配制精度選取海水試驗溶液鹽度變化率的設(shè)定值，并根據(jù)海水試驗溶液液位變化的大小將海水試驗溶液鹽度配制過程設(shè)定不同的開關(guān)控制模式值，根據(jù)鹽度檢測值、鹽度設(shè)定值和選取的鹽度變化率設(shè)定值計算出海水試驗溶液的鹽度偏差標(biāo)志位值和鹽度變化率偏差值，進而實施模糊控制查詢表，自適應(yīng)地判斷應(yīng)當(dāng)選取的開關(guān)控制模式值；
(4)、PLC控制單元的開關(guān)控制模塊根據(jù)步驟(3)計算出的鹽度偏差標(biāo)志位值和選取的開關(guān)控制模式值進一步通過I/O驅(qū)動電路接口模塊來對海水循環(huán)泵和海水回收泵的啟停進行控制以及淡水電磁閥、鹽水電磁閥、放水電磁閥和排放電磁閥的通斷進行控制，從而實現(xiàn)對試驗箱內(nèi)海水試驗溶液的的鹽度和液位進行自適應(yīng)控制。
[0006]有益效果:本發(fā)明能夠根據(jù)海水試驗溶液的不同要求，對海水試驗溶液的鹽度和液位進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，很方便地實現(xiàn)海水鹽度多點自適應(yīng)控制，提高了海水鹽度試驗裝置對試驗條件變化的適應(yīng)性，且能夠獲得高的海水試驗溶液配制精度和較短的配制時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。
[0008]圖2是本發(fā)明海水鹽度試驗裝置的管路示意圖；
圖3是本發(fā)明PLC鹽度控制系統(tǒng)的電路示意圖；
圖4是本發(fā)明I/O驅(qū)動電路接口|旲塊的電路不意圖；
圖5是本發(fā)明PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置的總控制方法流程圖；
圖6是本發(fā)明PLC控制單元的模糊自適應(yīng)海水鹽度調(diào)節(jié)模塊的控制方法流程圖；
圖1是本發(fā)明PLC控制單元的開關(guān)控制模塊的控制方法流程圖。
[0009]圖中標(biāo)記為:1、試驗箱，2、母液罐，3、回收槽，4、海水循環(huán)泵，5、海水回收泵，6、淡水電磁閥,7、鹽水電磁閥，8、放水電磁閥，9、排放電磁閥，10、PLC控制單元，11、工控機，12、鹽度傳感器I，13、液位傳感器I，14、鹽度傳感器II，15、液位傳感器II，16、鹽度傳感器III，17、液位傳感器III，18、傳感器接口模塊I，19、傳感器接口模塊11，20、I/O驅(qū)動電路接口模塊。
【具體實施方式】
[0010]如圖1和圖2所示，一種PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置，該試驗裝置由海水鹽度試驗平臺和PLC鹽度控制系統(tǒng)組成，所述的海水鹽度試驗平臺包括試驗箱1、母液罐2和回收槽3，母液罐2通過海水輸入管路將海水輸送至試驗箱I內(nèi)，試驗箱I內(nèi)的海水試驗溶液通過回收管路輸送至回收槽3，回收槽3內(nèi)的回收液經(jīng)出水管路流出后一路由海水循環(huán)管路送至母液罐2，另一路經(jīng)排放管路排放掉，所述的海水輸入管路、回收管路、海水循環(huán)管路和排放管路上分別設(shè)有鹽水電磁閥7、放水電磁閥8、海水回收泵5和排放電磁閥9，所述試驗箱I上連接有淡水輸入管路，在淡水輸入管路上設(shè)有淡水電磁閥6，試驗箱I上還設(shè)有海水試驗溶液循環(huán)回路，在海水試驗溶液循環(huán)回路上設(shè)有海水循環(huán)泵4。
[0011]其中，試驗箱I用于模擬不同鹽度下的海水試驗環(huán)境，母液罐2為試驗箱I內(nèi)不同鹽度海水的配制提供高鹽度的海水母液，回收槽3用于回收、臨時存儲試驗箱I排放的海水試驗溶液，海水循環(huán)泵4用于試驗箱I內(nèi)鹽度配制過程中海水試驗溶液的均勻混合，海水回收泵5用于回收回收槽3內(nèi)較高鹽度的海水試驗溶液，淡水電磁閥6、鹽水電磁閥7和放水電磁閥8用于控制試驗箱I內(nèi)海水試驗溶液的鹽度和體積，排放電磁閥9用于排放回收槽3內(nèi)的低鹽度海水試驗溶液。
[0012]所述PLC鹽度控制系統(tǒng)包括工控機11、PLC控制單元10、I/O驅(qū)動電路接口模塊20、傳感器接口模塊，鹽度傳感器和液位傳感器，工控機11為所述試驗裝置的上位機，并與PLC控制單元10進行數(shù)據(jù)通訊，鹽度傳感器和液位傳感器將采集到的試驗箱1、母液罐2和回收槽3內(nèi)的鹽度和液位信號傳遞給傳感器接口模塊，傳感器接口模塊將接收到的鹽度和液位信號傳遞給PLC控制單元10，PLC控制單元10通過I/O驅(qū)動電路接口模塊20實現(xiàn)對海水循環(huán)泵4和海水回收泵5的啟?？刂埔约暗姶砰y6、鹽水電磁閥7、放水電磁閥8和排放電磁閥9的通斷控制。
[0013]其中，所述的鹽度傳感器包括鹽度傳感器I 12、鹽度傳感器II 14和鹽度傳感器III 16，所述的液位傳感器包括液位傳感器I 13、液位傳感器II 15和液位傳感器III 17。鹽度傳感器I 12和液位傳感器I 13分別安裝在試驗箱I內(nèi)部和上部，用于對試驗箱I內(nèi)海水試驗溶液的鹽度和液位進行檢測，鹽度傳感器II 14和液位傳感器II 15分別安裝在母液罐2內(nèi)部和母液罐2上部，用于對母液罐2內(nèi)海水母液的鹽度和液位進行檢測，鹽度傳感器III 16和液位傳感器III 17分別安裝在回收槽3內(nèi)部和回收槽3的上部，用于對回收槽3內(nèi)排放的海水鹽度和液位進行檢測。
[0014]所述傳感器接口模塊包括傳感器接口模塊I 18和傳感器接口模塊II 19。
[0015]鹽度傳感器I 12的4-20mA信號輸出端、液位傳感器I 13的4_20mA信號輸出端分別與傳感器接口模塊I 18相應(yīng)的4-20mA信號輸入端連接；鹽度傳感器II 14的4_20mA信號輸出端、液位傳感器II 15的4-20mA信號輸出端分別與傳感器接口模塊I 18相應(yīng)的4_20mA信號輸入端連接；鹽度傳感器III16的4-20mA信號輸出端、液位傳感器III17的4_20mA信號輸出端分別與傳感器接口模塊II 19相應(yīng)的4-20mA信號輸入端連接；傳感器接口模塊I 18的4-20mA信號輸出端、傳感器接口模塊II 194-20mA信號輸出端分別與PLC控制單元10相應(yīng)的模擬量輸入端口連接。
[0016]PLC控制單元10的220V電源接口分別與220V電源I模塊的220V電源輸出接口連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的220V電源接口分別與220V電源2模塊的220V電源輸出接口連接，I/O驅(qū)動電路接口模塊20的24V電源接口分別與24V電源模塊的24V電源輸出接口連接；PLC控制單元10的I/O控制端口與I/O驅(qū)動電路接口模塊20相應(yīng)的I/O控制輸入端口連接；I/O驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸出端口分別與淡水電磁閥6、鹽水電磁閥7、放水電磁閥8、排放電磁閥9、海水循環(huán)泵4、海水回收泵5的I/O控制輸入端口連接；PLC控制單元10通過I/O驅(qū)動電路接口模塊20實現(xiàn)對海水循環(huán)泵4的啟停控制、淡水電磁閥6、鹽水電磁閥7、放水電磁閥8的通斷控制，以實現(xiàn)母液罐2高鹽度海水母液與自來水在試驗箱I內(nèi)不同鹽度海水試驗溶液的自適應(yīng)配制。
[0017]如圖3所示，PLC鹽度控制系統(tǒng)以工控機11為海水鹽度試驗裝置的上位機；PLC控制單元10為海水鹽度試驗裝置的現(xiàn)場控制單元；工控機11上采用組態(tài)軟件設(shè)計海水鹽度試驗裝置的監(jiān)控軟件，工控機11的RS232通訊接口與PLC控制單元10的RS485通訊接口連接，實現(xiàn)PLC控制單元10與工控機11間的數(shù)據(jù)通訊；PLC控制單元10利用模糊控制、開關(guān)控制等控制策略構(gòu)成模糊自適應(yīng)海水鹽度控制程序模塊，實現(xiàn)海水鹽度的自適應(yīng)模糊控制，構(gòu)建一個海水鹽度模糊自適應(yīng)控制平臺。其中:安裝在試驗箱I內(nèi)部的鹽度傳感器I 12的4-20mA信號輸出端Al、BI分別與傳感器接口模塊I 18的4_20mA信號輸入端Al、BI連接；安裝在試驗箱I上部的液位傳感器I 13的4-20mA信號輸出端A2、B2分別與傳感器接口模塊I 18的4-20mA信號輸入端A2、B2連接；傳感器接口模塊I 18的4_20mA信號輸出端Al、BI和4-20mA信號輸出端A2、B2分別與PLC控制單元10的模擬量輸入端口 Al、BI和A2、B2連接；安裝在母液罐2內(nèi)部的鹽度傳感器II 14的4-20mA信號輸出端A3、B3分別與傳感器接口模塊I 18的4-20mA信號輸入端A3、B3連接；安裝在母液罐2上部的液位傳感器II 15的4-20mA信號輸出端A4、B4分別與傳感器接口模塊I 18的4_20mA信號輸入端A4、B4連接；傳感器接口模塊I 18的4-20mA信號輸出端A3、B3和4-20mA信號輸出端A4、B4分別與PLC控制單元10的模擬量輸入端口 A3、B3和A4、B4連接；安裝在回收槽3內(nèi)部的鹽度傳感器III 16的4-20mA信號輸出端A5、B5分別與傳感器接口模塊II 19的4_20mA信號輸入端A5、B5連接；安裝在回收槽3上部的液位傳感器III 17的4-20mA信號輸出端A6、B6分別與傳感器接口模塊II 19的4-20mA信號輸入端A6、B6連接；傳感器接口模塊II 19的4-20mA信號輸出端A5、B5和4_20mA信號輸出端A6、B6分別與PLC控制單元10的模擬量輸入端口 A5、B5和A6、B6連接；PLC控制單元10的I/O控制端口 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5分別與I/O驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸入端口 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5連接；PLC控制單元10的I/O控制端口的接地端M與I/O驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸出端口 KQ0.0,1/0驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND分別與淡水電磁閥6的驅(qū)動端KQ0.0、接地端GND連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸出端口 KQ0.1、I/O驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND分別與鹽水電磁閥7的驅(qū)動端KQ0.1、接地端GND連接；I/O驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸出端口 KQ0.2、I/O驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND分別與放水電磁閥8的驅(qū)動端KQ0.2、接地端GND連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸出端口 KQ0.3,1/0驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND分別與排放電磁閥9的驅(qū)動端KQ0.3、接地端GND連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸出端口 KQ0.4、I/O驅(qū)動電路接口模塊20的接地端KM分別與海水循環(huán)泵4的驅(qū)動端KQ0.4、電源端N2連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸出端口 KQ0.5、I/O驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND分別與海水回收泵5的驅(qū)動端KQ0.5、電源端N2連接；PLC控制單元10的電源輸入端L1、N1分別與220V輸入電源的輸出端L1、N1連接。
[0018]本裝置中I/O驅(qū)動電路接口模塊20如圖4所示。I/O驅(qū)動電路接口模塊20的24V電源輸入端+24V、接地端GND分別與外部開關(guān)電源的電源輸出端+24V、接地端GND連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的220V電源輸入端L2、N2分別與220V輸入電源的輸出端L2、N2連接；I/O驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸入端口 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5分別與PLC控制單元10的I/O控制端口 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5連接；PLC控制單元10的I/O控制端口的接地端M與I/O驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND連接；I/O驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸入端口 Q0.0與中間繼電器KAO的控制端Q0.0連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND與中間繼電器KAO的控制接地端GND連接；中間繼電器KAO的輸入端IQ0.0與I/O驅(qū)動電路接口模塊20的24V電源輸入端+24V連接；中間繼電器KAO的輸出端KQ0.0與淡水電磁閥6的驅(qū)動端KQ0.0連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND與淡水電磁閥6的接地端GND連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸入端口 Q0.1與中間繼電器KAl的控制端Q0.1連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND與中間繼電器KAl的控制接地端GND連接；中間繼電器KAl的輸入端IQ0.1與I/O驅(qū)動電路接口模塊20的24V電源輸入端+24V連接；中間繼電器KAl的輸出端KQ0.1與鹽水電磁閥7的驅(qū)動端KQ0.1連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND與鹽水電磁閥7的接地端GND連接；I/O驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸入端口 Q0.2與中間繼電器KA2的控制端Q0.2連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND與中間繼電器KA2的控制接地端GND連接；中間繼電器KA2的輸入端IQ0.2與I/O驅(qū)動電路接口模塊20的24V電源輸入端+24V連接；中間繼電器KA2的輸出端KQ0.2與放水電磁閥8的驅(qū)動端KQ0.2連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND與放水電磁閥8的接地端GND連接；I/O驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸入端口 Q0.3與中間繼電器KA3的控制端Q0.3連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND與中間繼電器KA3的控制接地端GND連接；中間繼電器KA3的輸入端IQ0.3與I/O驅(qū)動電路接口模塊20的24V電源輸入端+24V連接；中間繼電器KA3的輸出端KQ0.3與排放電磁閥9的驅(qū)動端KQ0.3連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND與排放電磁閥9的接地端GND連接；I/O驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸入端口 Q0.4與中間繼電器KA4的控制端Q0.4連接；I/O驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND與中間繼電器KA4的控制接地端GND連接；中間繼電器KA4的輸入端IQ0.4與I/O驅(qū)動電路接口模塊20的220V電源輸入端L2連接；中間繼電器KA4的輸出端KQ0.4與海水循環(huán)泵4的驅(qū)動端KQ0.4連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的220V電源輸出端N2與海水循環(huán)泵4的電源輸入端N2連接；I/O驅(qū)動電路接口模塊20的I/O控制輸入端口 Q0.5與中間繼電器KA5的控制端Q0.5連接；I/O驅(qū)動電路接口模塊20的接地端GND與中間繼電器KA5的控制接地端GND連接；中間繼電器KA5的輸入端IQ0.5與I/O驅(qū)動電路接口模塊20的220V電源輸入端L2連接；中間繼電器KA5的輸出端KQ0.5與海水回收泵5的驅(qū)動端KQ0.5連接；1/0驅(qū)動電路接口模塊20的220V電源輸出端N2與海水回收泵5的電源輸入端N2連接。
[0019]本發(fā)明PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置的控制方法包括以下步驟:
(1)、PLC控制單元對鹽度傳感器和液位傳感器的數(shù)據(jù)進行采集，工控機將PLC控制單元采集的鹽度和液位數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)控界面上；
(2)、用戶對監(jiān)控界面上的控制參數(shù)進行設(shè)定，所述控制參數(shù)包括試驗箱內(nèi)海水試驗溶液鹽度變化率、海水試驗溶液鹽度以及海水試驗溶液鹽度配制的點數(shù)；
(3)、PLC控制單元依據(jù)海水試驗溶液的鹽度配制精度選取海水試驗溶液鹽度變化率的設(shè)定值，并根據(jù)海水試驗溶液液位變化的大小將海水試驗溶液鹽度配制過程設(shè)定不同的開關(guān)控制模式值，根據(jù)鹽度檢測值、鹽度設(shè)定值和選取的鹽度變化率設(shè)定值計算出海水試驗溶液的鹽度偏差標(biāo)志位值和鹽度變化率偏差值，進而實施模糊控制查詢表，自適應(yīng)地判斷應(yīng)當(dāng)選取的開關(guān)控制模式值；
(4)、PLC控制單元的開關(guān)控制模塊根據(jù)步驟(3)計算出的鹽度偏差標(biāo)志位值和選取的開關(guān)控制模式值進一步通過I/O驅(qū)動電路接口模塊來對海水循環(huán)泵和海水回收泵的啟停進行控制以及淡水電磁閥、鹽水電磁閥、放水電磁閥和排放電磁閥的通斷進行控制，從而實現(xiàn)對試驗箱內(nèi)海水試驗溶液的的鹽度和液位進行自適應(yīng)控制。
[0020]上述步驟(3)由PLC控制單元內(nèi)的模糊自適應(yīng)海水鹽度調(diào)節(jié)模塊進行調(diào)節(jié)控制。
[0021]上述控制方法的總控制流程圖如圖5所示，PLC控制單元10上電啟動，完成PLC模糊自適應(yīng)控制軟件的初始化操作，然后調(diào)用傳感器數(shù)據(jù)采集程序，實現(xiàn)對鹽度傳感器I 12、液位傳感器I 13、鹽度傳感器II 14、液位傳感器II 15、鹽度傳感器III 16、液位傳感器III 17等數(shù)據(jù)的采集；工控機11上的海水鹽度試驗裝置監(jiān)控軟件啟動，完成與PLC控制單元10間的數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)現(xiàn)場傳感器設(shè)備采集數(shù)據(jù)與監(jiān)控界面上各個監(jiān)控數(shù)據(jù)間的數(shù)據(jù)連接，將PLC控制單元10采集的鹽度傳感器、液位傳感器等傳感器數(shù)據(jù)顯示在主監(jiān)控界面上；在監(jiān)控軟件的控制界面上，用戶對PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置的海水試驗溶液鹽度配制的點數(shù)和在各海水鹽度點上的試驗時間等控制參數(shù)進行設(shè)定操作。
[0022]PLC控制單元的開關(guān)控制模塊依據(jù)模糊自適應(yīng)海水鹽度調(diào)節(jié)模塊輸出的海水試驗溶液模式控制值和試驗箱I內(nèi)海水試驗溶液的液位變化數(shù)據(jù)，對淡水電磁閥6、放水電磁閥
8、鹽水電磁閥7和放水電磁閥8的通/斷進行控制，實現(xiàn)試驗箱I內(nèi)海水試驗溶液鹽度的調(diào)節(jié)，同時為了保證試驗箱I內(nèi)海水試驗溶液鹽度的均勻度，海水循環(huán)泵4在整個配制過程中處于運行狀態(tài)；模糊自適應(yīng)海水鹽度調(diào)節(jié)模塊負(fù)責(zé)對試驗箱內(nèi)海水試驗溶液鹽度的變化率進行檢測，并對海水試驗溶液鹽度調(diào)節(jié)過程中的加淡水量或加高鹽度海水量進行自適應(yīng)調(diào)整，實時調(diào)整試 驗箱內(nèi)海水試驗溶液在配制各階段的控制液位，以獲得高的鹽度配制精度和較短的鹽度配制時間。
[0023]如圖6所示，所述模糊自適應(yīng)海水鹽度調(diào)節(jié)模塊的具體控制方法步驟如下:
1)依據(jù)海水試驗溶液鹽度配制精度，選取海水試驗溶液鹽度變化率的設(shè)定值?:高限值M、中間值《2、最小值《3 ；
2)將海水試驗溶液鹽度配制過程分為8種開關(guān)控制模式，其中在A模式下，海水試驗溶液的液位變化為4.0cm ；B模式下，海水試驗溶液的液位變化為3.5cm ；C模式下，海水試驗溶液的液位變化為3.0cm ；D模式下，海水試驗溶液的液位變化為2.5cm ；E模式下，海水試驗溶液的液位變化為2.0cm ；F模式下，海水試驗溶液的液位變化為1.5cm ；G模式下，海水試驗溶液的液位變化為1.0cm ；H模式下，海水試驗溶液的液位變化為0.5cm ；
3)建立海水試驗溶液鹽度調(diào)節(jié)的模糊控制查詢表；
4)檢測試驗箱內(nèi)海水試驗溶液的鹽度'；
5)計算試驗箱內(nèi)海水試驗溶液設(shè)定鹽度A1和試驗箱內(nèi)海水試驗溶液的鹽度檢測值A(chǔ)的偏差A(yù)p，當(dāng)Ap = ^ - /? > 0 ,海水試驗溶液的鹽度偏差標(biāo)志位A- = I ,當(dāng)Ap =分-巧< 0 ,鹽度偏差標(biāo)志位t= 0 ；
6)計算試驗箱內(nèi)海水試驗溶液的鹽度變化率纟，(6=只-P2，其中A為試驗箱內(nèi)海水試驗溶液配制前的鹽度，A為試驗箱內(nèi)海水試驗溶液配制后的鹽度；
7)計算海水試驗溶液的鹽度變化率的檢測值“與海水試驗溶液鹽度變化率的設(shè)定值a的偏差A(yù)e = <-a ；
8)依據(jù)海水試驗溶液的鹽度的設(shè)定值,?和海水試驗溶液鹽度變化率的偏差A(yù)e,實施
模糊控制查詢表，自適應(yīng)地選取海水試驗溶液鹽度配制的開關(guān)控制模式值。
[0024]如圖7所示，PLC控制單元的開關(guān)控制模塊的控制方法包括如下幾個步驟:
I)依據(jù)海水試驗溶液的鹽度偏差標(biāo)志位t調(diào)用相應(yīng)的配液控制子程序；當(dāng)免=1時，調(diào)用鹽度增加子程序；當(dāng)1 = 0時，調(diào)用鹽度減小子程序；
2)依據(jù)海水試驗溶液鹽度配制的開關(guān)控制模式值，控制試驗箱內(nèi)海水試驗溶液液位的變化；
3)鹽度增加子程序是通過對鹽水電磁閥和放水電磁閥的通/斷控制，實現(xiàn)試驗箱內(nèi)海水試驗溶液鹽度增加的調(diào)節(jié)，其實現(xiàn)步驟為:
①、首先打開放水電磁閥，排放試驗箱內(nèi)的海水試驗溶液，使其液位降低到相應(yīng)的位置(如下降4.0cm、3.5cm、3.0cm等等),然后關(guān)閉放水電磁閥；
②、再打開鹽水電磁閥，將母液罐內(nèi)的高鹽度海水母液加入試驗箱中，使試驗箱內(nèi)的海水試驗溶液恢復(fù)到以前的液位，然后關(guān)閉鹽水電磁閥。
[0025]4)鹽度減小子程序是通過對淡水電磁閥和放水電磁閥的通/斷控制，實現(xiàn)試驗箱內(nèi)海水試驗溶液鹽度減小的調(diào)節(jié)，其實現(xiàn)步驟為:
①、首先打開放水電磁閥，排放試驗箱內(nèi)的海水試驗溶液，使其液位降低到相應(yīng)的位置(如下降4.0cm、3.5cm、3.0cm等等),然后關(guān)閉放水電磁閥；
②、再打開淡水電磁閥，將自來水注入試驗箱中，使試驗箱內(nèi)的海水試驗溶液恢復(fù)到以前的液位，然后關(guān)閉淡水電磁閥。
【權(quán)利要求】
1.一種PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置，其特征在于:該試驗裝置由海水鹽度試驗平臺和PLC鹽度控制系統(tǒng)組成，所述的海水鹽度試驗平臺包括試驗箱(1)、母液罐(2)和回收槽(3 )，母液罐(2 )通過海水輸入管路將海水輸送至試驗箱(1)內(nèi)，試驗箱(1)內(nèi)的海水試驗溶液通過回收管路輸送至回收槽(3 )，回收槽(3 )內(nèi)的回收液經(jīng)出水管路流出后一路由海水循環(huán)管路送至母液罐(2)，另一路經(jīng)排放管路排放掉，所述的海水輸入管路、回收管路、海水循環(huán)管路和排放管路上分別設(shè)有鹽水電磁閥(7)、放水電磁閥(8)、海水回收泵(5)和排放電磁閥(9)，所述試驗箱(1)上連接有淡水輸入管路，在淡水輸入管路上設(shè)有淡水電磁閥(6)，試驗箱(1)上還設(shè)有海水試驗溶液循環(huán)回路，在海水試驗溶液循環(huán)回路上設(shè)有海水循環(huán)泵(4); 所述PLC鹽度控制系統(tǒng)包括工控機(11)、PLC控制單元(10)、I/O驅(qū)動電路接口模塊(20)、傳感器接口模塊，鹽度傳感器和液位傳感器，工控機(11)為所述試驗裝置的上位機，并與PLC控制單元(10 )進行數(shù)據(jù)通訊，鹽度傳感器和液位傳感器將采集到的試驗箱(1)、母液罐(2)和回收槽(3)內(nèi)的鹽度和液位信號傳遞給傳感器接口模塊，傳感器接口模塊將接收到的鹽度和液位信號傳遞給PLC控制單元(10),PLC控制單元(10)通過I/O驅(qū)動電路接口模塊(20)實現(xiàn)對海水循環(huán)泵(4)和海水回收泵(5)的啟?？刂埔约暗姶砰y(6)、鹽水電磁閥(7 )、放水電磁閥(8 )和排放電磁閥(9 )的通斷控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、PLC控制單元對鹽度傳感器和液位傳感器的數(shù)據(jù)進行采集，工控機將PLC控制單元采集的鹽度和液位數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)控界面上； (2)、用戶對監(jiān)控界面上的 控制參數(shù)進行設(shè)定，所述控制參數(shù)包括試驗箱內(nèi)海水試驗溶液鹽度變化率、海水試驗溶液鹽度以及海水試驗溶液鹽度配制的點數(shù)； (3)、PLC控制單元依據(jù)海水試驗溶液的鹽度配制精度選取海水試驗溶液鹽度變化率的設(shè)定值，并根據(jù)海水試驗溶液液位變化的大小將海水試驗溶液鹽度配制過程設(shè)定不同的開關(guān)控制模式值，根據(jù)鹽度檢測值、鹽度設(shè)定值和選取的鹽度變化率設(shè)定值計算出海水試驗溶液的鹽度偏差標(biāo)志位值和鹽度變化率偏差值，進而實施模糊控制查詢表，自適應(yīng)地判斷應(yīng)當(dāng)選取的開關(guān)控制模式值； (4)、PLC控制單元的開關(guān)控制模塊根據(jù)步驟(3)計算出的鹽度偏差標(biāo)志位值和選取的開關(guān)控制模式值進一步通過I/O驅(qū)動電路接口模塊來對海水循環(huán)泵和海水回收泵的啟停進行控制以及淡水電磁閥、鹽水電磁閥、放水電磁閥和排放電磁閥的通斷進行控制，從而實現(xiàn)對試驗箱內(nèi)海水試驗溶液的的鹽度和液位進行自適應(yīng)控制。
3.如權(quán)利要求2所述的一種PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置的控制方法，其特征在于:所述的步驟(3)的具體方法步驟如下: (1)、依據(jù)海水試驗溶液鹽度配制精度，選取海水試驗溶液鹽度變化率的設(shè)定值?:高限值M、中間值《2、最小值a3 ； (2)、將海水試驗溶液鹽度配制過程分為8種開關(guān)控制模式，其中在A模式下，海水試驗溶液的液位變化為4.0cm ；B模式下，海水試驗溶液的液位變化為3.5cm ；C模式下，海水試驗溶液的液位變化為3.0cm ；D模式下，海水試驗溶液的液位變化為2.5cm ；E模式下，海水試驗溶液的液位變化為2.0cm ；F模式下，海水試驗溶液的液位變化為1.5cm ；G模式下，海水試驗溶液的液位變化為1.0cm ;H模式下，海水試驗溶液的液位變化為0.5cm ； (3)、建立海水試驗溶液鹽度調(diào)節(jié)的模糊控制查詢表； (4)、檢測試驗箱內(nèi)海水試驗溶液的鹽度i; (5)、計算試驗箱內(nèi)海水試驗溶液設(shè)定鹽度邱和試驗箱內(nèi)海水試驗溶液的鹽度檢測值Pi的偏差A(yù)p，當(dāng)-^>0,鹽度偏差標(biāo)志位Ar = 〗，當(dāng)Ap =凡-只<0 ,鹽度偏差標(biāo)志位i = 0 ； (6)、計算試驗箱內(nèi)海水試驗溶液的鹽度變化率(6,€ = ,q - ,?，其中A為試驗箱內(nèi)海水試驗溶液配制前的鹽度，P2為試驗箱內(nèi)海水試驗溶液配制后的鹽度； (7)、計算海水試驗溶液的鹽度變化率的檢測值《與海水試驗溶液鹽度變化率的設(shè)定值a的偏差= ； (8)、依據(jù)海水試驗溶液的鹽度的設(shè)定值A(chǔ)和海水試驗溶液鹽度變化率的偏差A(yù)e，實施模糊控制查詢表，自適應(yīng)地選取海水試驗溶液鹽度配制的開關(guān)控制模式值。
4.如權(quán)利要求2所述的一種PLC模糊自適應(yīng)海水鹽度試驗裝置的控制方法，其特征在于:所述的步驟(4)中的開關(guān)控制模塊的控制方法為: (I)、依據(jù)鹽度偏差標(biāo)志位值來對鹽水電磁閥和放水電磁閥的通斷進行控制以實現(xiàn)海水試驗溶液鹽度的增加，并通過對淡水電磁閥和放水電磁閥的通斷控制以實現(xiàn)海水試驗溶液鹽度的減少； (2 )、依據(jù)海水試驗溶液鹽度配制的開關(guān)控制模式值，控制試驗箱內(nèi)海水試驗溶液液位的變化。
【文檔編號】G05D21/00GK103792875SQ201410039411
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】陳偉, 邢梅香 申請人:洛陽理工學(xué)院