一種基於模擬量反饋的加氯機開度自動控制方法
2023-08-22 10:28:51 2
一種基於模擬量反饋的加氯機開度自動控制方法
【專利摘要】本發明提供了一種基於模擬量反饋的加氯機開度自動控制方法，利用加氯機電位器內的電阻隨加氯機工作狀態變化呈現拋物線變化的物理特性，對加氯機開度自動控制，準確率高，操作簡單方便，節省成本。包括以下步驟：將電源串聯到加氯機的電位器，將加氯機開度從完全關閉至完全打開，得到電阻R隨時間T增加而變化的曲線，R=aT2＋b，T為加氯機開度從完全關閉至完全打開的某一時間，a、b為係數；得到電位器的電阻R在加氯機開度從完全關閉至完全打開的最小值Rmin以及最大值Rmax，確定工作電壓U；將控制電流通過組態編程軟體配置到可編程邏輯控制器PLC模擬量輸出，通過可編程邏輯控制器PLC模擬量的值定量控制加氯機開度。
【專利說明】一種基於模擬量反饋的加氯機開度自動控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水廠加氯工業自動化控制方法領域，尤其涉及一種基於模擬量反饋的加氯機開度自動控制方法。
【背景技術】
[0002]加氯機是在水自控系統領域中如何將適當的氯氣加入目標水中的必要設備，加氯機的工作原理主要就是使氯氣由液態氯變為氣態氯，一般需要經過以下過程，液氯鋼瓶中的氯由液態揮發為氣態，經由氯瓶角閥、柔性銅管、氯氣過濾器、氯氣壓力表、減壓閥、真空調節器、加氯機和水射器等。加氯機作為一個控制加氯過程的設備，針對水自控系統來說，還需結合自動化控制的相關其他裝置，包括加氯機開度控制開關、可編程邏輯控制器PLC和電位器等。開度控制開關用於控制加氯機出氯口的開啟或關閉，通過硬接線將加氯開關的狀態反饋給可編程邏輯控制器PLC，即可利用程序對加氯機的開關狀況進行一個實際狀況的管理。
[0003]常用的加氯機有兩種，一種是採用可編程邏輯控制器PLC的模擬量模塊直接控制帶有模擬量開度控制的加氯機。這種控制方式是水廠加氯開度控制普遍採用的控制方式，可以直接從可編程邏輯控制器PLC的模擬量輸入模塊取得Γ20πιΑ的電流，然後通過可編程邏輯控制器PLC傳遞到上位機電腦控制，利用組態軟體INTOUCH通過編程控制加氯機的開度。
[0004]目前在市場上還有另一種加氯機，它只有開或關兩種工作狀態，主要是利用數字量跟可編程邏輯控制器PLC進行通訊，造成自動化控制的時候並不具備智能控制的條件。加氯機開度的控制只有開啟或關閉兩種狀態，由於不具備模擬量輸出的條件，就沒有記憶功能，造成系統無法了解該加氯機開了多久或者關了多久，信息無法反饋給計算機，由此造成計算機控制加氯機開度的時候，很難準確知道具體開或關到什麼程度。
[0005]加氯機開度是模擬量還是數字量輸出，是構成了加氯機的製造難度的主要指標，市場上普遍來說具備模擬量輸出的加氯機比只具備數字量輸出的加氯機要昂貴不少。
【發明內容】
[0006]本發明提供了基於模擬量反饋的加氯機開度自動控制方法，對無模擬量輸出的加氯機改進，利用加氯機電位器內的電阻隨加氯機工作狀態變化呈現拋物線變化的物理特性，運用外加電源的方式將加氯機工作狀態的物理特性通過電流的形式傳入可編程邏輯控制器PLC的模擬量模塊，然後通過組態INTOUCH軟體在計算機畫面上顯示出加氯機開度的定量值，對加氯機開度自動控制，開度定位準確率高，操作簡單方便，節省了加氯機成本。
[0007]基於模擬量反饋的加氯機開度自動控制方法，包括以下步驟:
I)將電源串聯到加氯機的電位器，形成電路迴路，然後將加氯機開度從完全關閉至完全打開，得到電位器的電阻R隨時間T增加而變化的曲線，R=aT2 + b，T為加氯機開度從完全關閉至完全打開的某一時間，a、b為係數； 2)通過曲線R=aT2+ b得到電位器的電阻R在加氯機開度從完全關閉至完全打開的最小值Rmin以及最大值Rmax,確定工作電壓U,控制電流Imin=U/Rmax,控制電流Imax=U/Rmin，控制電流ImirTlmax的範圍要在可編程邏輯控制器PLC的模擬量模塊的接受的電流範圍內；
3)將控制電流ImirTlmax通過組態編程軟體配置到可編程邏輯控制器PLC模擬量輸出，通過可編程邏輯控制器PLC模擬量的值定量控制加氯機開度。
[0008]組態軟體INTOUCH可以讀入對應地址的模擬量值，實時在畫面上反映當前開度的變化狀況，然後根據這個值來決定是否需要再進行加氯機的開或關的操作，通過組態軟體INTOUCH定量控制加氯機開度。
[0009]作為優選，還包括步驟4)，可編程邏輯控制器PLC模擬量的值通過計算機上的組態軟體INTOUCH顯示，通過組態軟體INTOUCH讀取可編程邏輯控制器PLC模擬量。
[0010]步驟I)中，電位器是具有三個引出端、阻值可按某種變化規律調節的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動的電刷組成，基本上就是滑動變阻器。根據電位器的物理特性，它的電阻值隨著加氯機的開關工作狀態會呈現一個拋物線狀態的變化趨勢，即R會隨開啟時間的增加而增大，隨關閉時間的增加而減小。
[0011 ] 作為優選，在加氯機開度完全關閉的工作狀態Tl測定得到Rmin，Tl為加氯機開度完全關閉的時間，在加氯機開度完全打開的工作狀態T2測定得到Rmax，T2為加氯機開度完全打開的時間，將Rmin和Rmax以及相應時間Tl和T2，代入即可求得係數a和b。根據電位器的電阻值隨著加氯機的開關工作狀態呈現一個拋物線狀態的變化趨勢，R會隨開啟時間的增加而增大，簡單、方便地求出Rmin和Rmax,以及相應的曲線R=aT2 + b。
[0012]作為優選，所述電路迴路中串接有電流表，用於檢測加氯機開度從完全關閉至完全打開中，該電路迴路中的電流變化，從而得到不同時間T下的R值。
[0013]步驟2)中，作為優選，可編程邏輯控制器PLC的模擬量模塊的接受的電流範圍為4mA^20mA,能夠很好地滿足實際使用的要求。
[0014]步驟3)中，將控制電流ImirTlmax通過編程軟體配置到可編程邏輯控制器PLC模擬量輸出，作為優選，所述編程軟體為PLC編程軟體，所述可編程邏輯控制器PLC模擬量的值為(Γ16000，將控制電流ImirTlmax對應配置到可編程邏輯控制器PLC模擬量(Γ16000範圍內。
[0015]進一步優選，I=U/R= U/ ( aT2 + b)，控制電流I對應的配置到可編程邏輯控制器PLC模擬量的方式:採用積分配置的方式，能夠精準的計算出電流跟加氯機時間直接的一個關係。其中，Tl為加氯機開度完全關閉的時間，T2為加氯機開度完全打開的時間。
[0016]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
本發明基於模擬量反饋的加氯機開度自動控制方法，針對無模擬量輸出的加氯機進行改進，使其開度可以精確控制，利用加氯機電位器隨加氯機工作狀態變化呈拋物線變化的物理特性，運用一個能產生固定電壓的電源以及電線，將開關狀態的物理特性通過電流的形式傳入可編程邏輯控制器PLC的模擬量模塊，可以模擬出Γ20πιΑ的電流給可編程邏輯控制器PLC的模擬量模塊，再結合可編程邏輯控制器PLC以及組態軟體INTOUCH編程，可以對加氯機的開度進行量化，使計算機只需要通過控制加氯機的數字量，就可以達到全面掌握加氯機當前開度的量化值。通過組態INTOUCH軟體在計算機畫面上顯示出加氯機開度的定量值，就可以根據這個定量值，再決定後續的動作，看是否還需要對加氯機進行開操作，又或者是關操作。本發明方法只需加入一個固定電壓，以及可靠的電路，再配合上可編程邏輯控制器PLC和組態軟體INTOUCH編程，就可以替代一個帶模擬量功能開度的加氯機，開度定位準確率高，操作簡單方便，節省了加氯機成本，具備很強的實際應用意義，有利於市場化推廣，具有廣闊的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明電位器的電阻R隨時間T增加而變化的曲線圖。
[0018]圖2為本發明一種基於模擬量反饋的加氯機開度自動控制方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖2所示，首先將固定電源產生的電壓串聯到加氯機的電位器，然後將這個電路產生的電流接入可編程邏輯控制器PLC的模擬量模塊，再結合可編程邏輯控制器PLC編程軟體，將對應埠的電流轉化值通過組態軟體INTOUCH顯示到計算機屏幕上。
[0020]一種基於模擬量反饋的加氯機開度自動控制方法，包括以下步驟。
[0021]I)建立電位器電阻R與加氯機工作狀態(完全關閉至完全打開)的函數關係
將固定電源產生的電壓Ul串聯到加氯機的電位器，形成電路迴路，並在該電路迴路接入電流表用於檢測該電路迴路的電流，由於固定電源產生的電壓Ul基本穩定，因此，在固定電源的兩端可選擇性地並聯電壓表，用於檢測固定電源兩端的電壓，為方便起見，在計算過程中就直接採用電壓U」
[0022]然後將加氯機開度從完全關閉至完全打開，電位器的電阻R隨時間T增加變化曲線，
R=Bf + b,⑴
曲線如圖1所示，T為加氯機開度從完全關閉至完全打開的某一時間，a、b為係數，各個時間T下的R通過該時刻下的電壓(即電壓U1)除以該時刻下的電流得到，從而可以求得係數a、b。
[0023]為方便起見，在加氯機開度完全關閉的工作狀態T1 (T1=O)下根據該時刻下的電壓(即電壓U1)除以該時刻下的電流得到RminJ1為加氯機開度完全關閉的時間，在加氯機開度完全打開的工作狀態T2下根據該時刻下的電壓(即電壓U1)除以該時刻下的電流得到Rmax，T2為加氯機開度完全打開的時間，通過Rmin和Rmax以及相應的T代入，即可求得係數a、b。
[0024]由於加氯機中固有的可編程邏輯控制器PLC的模擬量模塊可接受Γ20πιΑ內電流值模擬量，因此，要選擇合適的外加電壓值。
[0025]2)外加電壓分析
根據公式:I=U/R(2)
結合公式⑴和公式(2)以及測試得出的Rmin和Rmax，可以得出合適的外加工作電壓U，該電壓值除以最小值Rmin，它不大於20mA，除以最大值Rmax，它不小於4mA，即可以達到我們的要求。
[0026]3)檢測PLC模擬量接收端的電流
經過前面兩個步驟後，保證了可編程邏輯控制器PLC的模擬量模塊接收端的電流範圍在Γ20πιΑ，進一步通過檢測，將實際電流範圍確定下來為Imin到Imax之間。而根據PLC編程軟體的模塊配置，ImilTlmax對應的可編程邏輯控制器PLC模擬量輸出是O到16000之間，可編程邏輯控制器PLC定量之後的值會損失一部分，可編程邏輯控制器PLC模擬量值應該在到之間。
[0027]4)根據可編程邏輯控制器PLC模擬量的值，利用INTOUCH組態軟體定量控制加氯機開度
可編程邏輯控制器PLC模擬量的值通過計算機上的組態軟體INTOUCH顯示，組態INTOUCH可以讀入對應地址的模擬量值，實時在畫面上反映當前開度的變化狀況，然後根據這個值來決定是否需要再進行加氯機的開或關的操作，通過組態軟體INTOUCH自動控制加氯機開度。
【權利要求】
1.一種基於模擬量反饋的加氯機開度自動控制方法，包括以下步驟: 1)將電源串聯到加氯機的電位器，形成電路迴路，然後將加氯機開度從完全關閉至完全打開，得到電位器的電阻R隨時間T增加而變化的曲線，R=aT2 + b，T為加氯機開度從完全關閉至完全打開的某一時間，a、b為係數； 2)通過曲線R=aT2+ b得到電位器的電阻R在加氯機開度從完全關閉至完全打開的最小值Rmin以及最大值Rmax,確定工作電壓U,控制電流Imin=U/Rmax,控制電流Imax=U/Rmin，控制電流ImirTlmax的範圍要在可編程邏輯控制器PLC的模擬量模塊的接受的電流範圍內； 3)將控制電流ImirTlmax通過組態編程軟體配置到可編程邏輯控制器PLC模擬量輸出，通過可編程邏輯控制器PLC模擬量的值定量控制加氯機開度； 組態軟體INTOUCH讀入對應地址的模擬量值，實時在畫面上反映當前開度的變化狀況，然後根據這個值來決定是否需要再進行加氯機的開或關的操作，通過組態軟體INT0UCH定量控制加氯機開度； 4)可編程邏輯控制器PLC模擬量的值通過計算機上的組態軟體INTOUCH顯示，通過組態軟體INTOUCH讀取可編程邏輯控制器PLC模擬量。
【文檔編號】C02F1/76GK104181835SQ201310202846
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月28日 優先權日:2013年5月28日
【發明者】陳燕兵, 鐵治欣, 王兆青 申請人:浙江理工大學