一種plc模糊自適應海水鹽度試驗裝置製造方法

2023-08-06 02:19:51 1

一種plc模糊自適應海水鹽度試驗裝置製造方法
【專利摘要】一種PLC模糊自適應海水鹽度試驗裝置，屬於PLC模糊自適應控制領域，該試驗裝置由海水鹽度試驗平臺和PLC鹽度控制系統組成，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，試驗箱內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鹽度控制系統內的PLC控制單元根據檢測到的試驗箱、母液罐和回收槽內的液位和鹽度信息自適應地通過I/O驅動電路接口模塊來對海水鹽度試驗平臺內不同的電磁閥進行通斷控制，從而最終實現對試驗箱內海水試驗溶液液位和鹽度的自適應控制。本實用新型能夠根據海水鹽度試驗的不同要求，很方便地實現海水鹽度多點自適應控制。
【專利說明】一種PLC模糊自適應海水鹽度試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於PLC模糊自適應控制領域，具體涉及一種基於PLC模糊自適應控制的海水鹽度試驗裝置。
【背景技術】
[0002]海水是一種含有多種鹽類的電解質溶液，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徵使得海水對金屬具有強腐蝕性。在金屬構件的防護塗料技術以及耐海水腐蝕鋼的研究中，通常要使金屬構件在不同海水鹽度條件下進行腐蝕性試驗，由於海水濃度控制無固定的數學模型且具有動態性，同時鹽度傳感器存在固有的時延，常規的自動控制裝置往往不能滿足對試驗溶液鹽度控制的要求。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種基於PLC自適應控制的海水鹽度試驗裝置，本實用新型能夠根據海水鹽度試驗的不同要求，很方便地實現海水鹽度多點自適應控制，以提高海水鹽度試驗裝置對試驗條件變化的適應性。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是:一種PLC模糊自適應海水鹽度試驗裝置，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，試驗箱內的海水試驗溶液通過回收管路輸送至回收槽,回收槽內的回收液經出水管路流出後一路由海水循環管路送至母液罐，另一路經排放管路排放掉，所述的海水輸入管路、回收管路、海水循環管路和排放管路上分別設有鹽水電磁閥、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有淡水電磁閥，試驗箱上還設有海水試驗溶液循環迴路，在海水試驗溶液循環迴路上設有海水循環泵；
[0005]所述PLC鹽度控制系統包括工控機、PLC控制單元、I/O驅動電路接口模塊、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，並與PLC控制單元進行數據通訊，鹽度傳感器和液位傳感器用於檢測試驗箱、母液罐和回收槽內的鹽度和液位信息，鹽度傳感器和液位傳感器的信號輸出端與傳感器接口模塊的信號輸入端連接，傳感器接口模塊的信號輸出端與PLC控制單元的模擬量輸入埠連接，PLC控制單元的I/O控制埠與I/O驅動電路接口模塊的I/O控制輸入埠連接，I/O驅動電路接口模塊(20)的I/O控制輸出埠分別與海水循環泵、海水回收泵、淡水電磁閥、鹽水電磁閥、放水電磁閥和排放電磁閥的驅動端連接。
[0006]有益效果:本實用新型能夠根據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調節，很方便地實現海水鹽度多點自適應控制，提高了海水鹽度試驗裝置對試驗條件變化的適應性，且能夠獲得高的海水試驗溶液配製精度和較短的配製時間。【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型的整體結構關係圖；
[0008]圖2是本實用新型海水鹽度試驗裝置的管路示意圖；
[0009]圖3是本實用新型PLC鹽度控制系統的電路示意圖；
[0010]圖4是本實用新型I/O驅動電路接口|旲塊的電路不意圖；
[0011]圖中標記為:1、試驗箱,2、母液罐，3、回收槽，4、海水循環泵，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驅動電路接口模塊。
【具體實施方式】
[0012]如圖1和圖2所示，一種PLC模糊自適應海水鹽度試驗裝置，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，試驗箱I內的海水試驗溶液通過回收管路輸送至回收槽3，回收槽3內的回收液經出水管路流出後一路由海水循環管路送至母液罐2，另一路經排放管路排放掉，所述的海水輸入管路、回收管路、海水循環管路和排放管路上分別設有鹽水電磁閥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有淡水電磁閥6，試驗箱I上還設有海水試驗溶液循環迴路，在海水試驗溶液循環迴路上設有海水循環泵4。
[0013]其中，試驗箱I用於模擬不同鹽度下的海水試驗環境，母液罐2為試驗箱I內不同鹽度海水的配製提供高鹽度的海水母液，回收槽3用於回收、臨時存儲試驗箱I排放的海水試驗溶液，海水循環泵4用於試驗箱I內鹽度配製過程中海水試驗溶液的均勻混合，海水回收泵5用於回收回收槽3內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用於控制試驗箱I內海水試驗溶液的鹽度和體積，排放電磁閥9用於排放回收槽3內的低鹽度海水試驗溶液。
[0014]所述PLC鹽度控制系統包括工控機11、PLC控制單元10、I/O驅動電路接口模塊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，並與PLC控制單元10進行數據通訊，鹽度傳感器和液位傳感器用於檢測試驗箱1、母液罐2和回收槽3內的鹽度和液位信息，鹽度傳感器和液位傳感器的信號輸出端與傳感器接口模塊的信號輸入端連接，傳感器接口模塊的信號輸出端與PLC控制單元10的模擬量輸入埠連接，PLC控制單元10的I/O控制埠與I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸入埠連接，I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸出埠分別與海水循環泵4、海水回收泵5、淡水電磁閥6、鹽水電磁閥7、放水電磁閥8和排放電磁閥9的驅動端連接。其中，鹽度傳感器和液位傳感器將採集到的試驗箱1、母液罐2和回收槽3內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驅動電路接口模塊20實現對海水循環泵4和海水回收泵5的啟停控制以及淡水電磁閥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。[0015]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內部和上部，用於對試驗箱I內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內部和母液罐2上部，用於對母液罐2內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內部和回收槽3的上部，用於對回收槽3內排放的海水鹽度和液位進行檢測。
[0016]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。
[0017]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相應的模擬量輸入埠連接。
[0018]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控制埠與I/O驅動電路接口模塊20相應的I/O控制輸入埠連接；I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸出埠分別與淡水電磁閥6、鹽水電磁閥7、放水電磁閥8、排放電磁閥9、海水循環泵4、海水回收泵5的I/O控制輸入埠連接；PLC控制單元10通過I/O驅動電路接口模塊20實現對海水循環泵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，以實現母液罐2高鹽度海水母液與自來水在試驗箱I內不同鹽度海水試驗溶液的自適應配製。
[0019]如圖3所示，PLC鹽度控制系統以工控機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場控制單元；工控機11上採用組態軟體設計海水鹽度試驗裝置的監控軟體，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PLC控制單元10與工控機11間的數據通訊；PLC控制單元10利用模糊控制、開關控制等控制策略構成模糊自適應海水鹽度控制程序模塊，實現海水鹽度的自適應模糊控制，構建一個海水鹽度模糊自適應控制平臺。其中:安裝在試驗箱I內部的鹽度傳感器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的模擬量輸入埠 Al、BI和A2、B2連接；安裝在母液罐2內部的鹽度傳感器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的模擬量輸入埠 A3、B3和A4、B4連接；安裝在回收槽3內部的鹽度傳感器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的模擬量輸入埠 A5、B5和A6、B6連接；PLC控制單元10的I/O控制埠 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4,Q0.5分別與I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸入埠 Q0.0,Q0.UQ0.2,Q0.3、Q0.4、Q0.5連接；PLC控制單元10的I/O控制埠的接地端M與I/O驅動電路接口模塊20的接地端GND連接；I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸出埠 KQ0.0、1/0驅動電路接口模塊20的接地端GND分別與淡水電磁閥6的驅動端KQ0.0、接地端GND連接；I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸出埠 KQ0.1、I/O驅動電路接口模塊20的接地端GND分別與鹽水電磁閥7的驅動端KQ0.1、接地端GND連接；I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸出埠 KQ0.2、I/O驅動電路接口模塊20的接地端GND分別與放水電磁閥8的驅動端KQ0.2、接地端GND連接；1/0驅動電路接口模塊20的I/O控制輸出埠 KQ0.3,1/0驅動電路接口模塊20的接地端GND分別與排放電磁閥9的驅動端KQ0.3、接地端GND連接；1/0驅動電路接口模塊20的I/O控制輸出埠 KQ0.4、I/O驅動電路接口模塊20的接地端KM分別與海水循環泵4的驅動端KQ0.4、電源端N2連接；1/0驅動電路接口模塊20的I/O控制輸出埠 KQ0.5、I/O驅動電路接口模塊20的接地端GND分別與海水回收泵5的驅動端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。
[0020]本裝置中I/O驅動電路接口模塊20如圖4所示。I/O驅動電路接口模塊20的24V電源輸入端+24V、接地端GND分別與外部開關電源的電源輸出端+24V、接地端GND連接；1/O驅動電路接口模塊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驅動電路接口模塊20的I/O控制輸入埠 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5分別與PLC控制單元10的I/O控制埠 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5連接；PLC控制單元10的I/O控制埠的接地端M與I/O驅動電路接口模塊20的接地端GND連接；I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸入埠 Q0.0與中間繼電器KAO的控制端Q0.0連接；1/0驅動電路接口模塊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的驅動端KQ0.0連接；1/0驅動電路接口模塊20的接地端GND與淡水電磁閥6的接地端GND連接；1/0驅動電路接口模塊20的I/O控制輸入埠 Q0.1與中間繼電器KAl的控制端Q0.1連接；1/0驅動電路接口模塊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的驅動端KQ0.1連接；1/0驅動電路接口模塊20的接地端GND與鹽水電磁閥7的接地端GND連接；I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸入埠 Q0.2與中間繼電器KA2的控制端Q0.2連接；1/0驅動電路接口模塊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的驅動端KQ0.2連接；1/0驅動電路接口模塊20的接地端GND與放水電磁閥8的接地端GND連接；I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸入埠 Q0.3與中間繼電器KA3的控制端Q0.3連接；1/0驅動電路接口模塊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的驅動端KQ0.3連接；1/0驅動電路接口模塊20的接地端GND與排放電磁閥9的接地端GND連接；I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸入埠 Q0.4與中間繼電器KA4的控制端Q0.4連接；I/O驅動電路接口模塊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與海水循環泵4的驅動端KQ0.4連接；I/O驅動電路接口模塊20的220V電源輸出端N2與海水循環泵4的電源輸入端N2連接；I/O驅動電路接口模塊20的I/O控制輸入埠 Q0.5與中間繼電器KA5的控制端Q0.5連接；I/O驅動電路接口模塊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的驅動端KQ0.5連接；1/0驅動電路接口模塊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。
[0021]本實用新型PLC模糊自適應海水鹽度試驗裝置的控制方法包括以下步驟:
[0022](I)、PLC控制單元對鹽度傳感器和液位傳感器的數據進行採集，工控機將PLC控制單元採集的鹽度和液位數據顯示在監控界面上；
[0023](2)、用戶對監控界面上的控制參數進行設定，所述控制參數包括試驗箱內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製的點數；
[0024](3)、PLC控制單元依據海水試驗溶液的鹽度配製精度選取海水試驗溶液鹽度變化率的設定值，並根據海水試驗溶液液位變化的大小將海水試驗溶液鹽度配製過程設定不同的開關控制模式值，根據鹽度檢測值、鹽度設定值和選取的鹽度變化率設定值計算出海水試驗溶液的鹽度偏差標誌位值和鹽度變化率偏差值，進而實施模糊控制查詢表，自適應地判斷應當選取的開關控制模式值；
[0025](4)、PLC控制單元的開關控制模塊根據步驟(3)計算出的鹽度偏差標誌位值和選取的開關控制模式值進一步通過I/o驅動電路接口模塊來對海水循環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,從而實現對試驗箱內海水試驗溶液的的鹽度和液位進行自適應控制。
[0026]上述步驟(3)由PLC控制單元內的模糊自適應海水鹽度調節模塊進行調節控制。
[0027]PLC控制單元的開關控制模塊依據模糊自適應海水鹽度調節模塊輸出的海水試驗溶液模式控制值和試驗箱I內海水試驗溶液的液位變化數據，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，實現試驗箱I內海水試驗溶液鹽度的調節，同時為了保證試驗箱I內海水試驗溶液鹽度的均勻度，海水循環泵4在整個配製過程中處於運行狀態；模糊自適應海水鹽度調節模塊負責對試驗箱內海水試驗溶液鹽度的變化率進行檢測，並對海水試驗溶液鹽度調節過程中的加淡水量或加高鹽度海水量進行自適應調整，實時調整試驗箱內海水試驗溶液在配製各階段的控制液位，以獲得高的鹽度配製精度和較短的鹽度配製時間。
【權利要求】
1.一種PLC模糊自適應海水鹽度試驗裝置，其特徵在於:該試驗裝置由海水鹽度試驗平臺和PLC鹽度控制系統組成，所述的海水鹽度試驗平臺包括試驗箱(I)、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，試驗箱(I)內的海水試驗溶液通過回收管路輸送至回收槽(3 )，回收槽(3 )內的回收液經出水管路流出後一路由海水循環管路送至母液罐(2)，另一路經排放管路排放掉，所述的海水輸入管路、回收管路、海水循環管路和排放管路上分別設有鹽水電磁閥(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有淡水電磁閥(6)，試驗箱(I)上還設有海水試驗溶液循環迴路，在海水試驗溶液循環迴路上設有海水循環泵(4); 所述PLC鹽度控制系統包括工控機(11)、PLC控制單元(10)、I/O驅動電路接口模塊(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，並與PLC控制單元(10 )進行數據通訊，鹽度傳感器和液位傳感器用於檢測試驗箱(I)、母液罐(2)和回收槽(3)內的鹽度和液位信息，鹽度傳感器和液位傳感器的信號輸出端與傳感器接口模塊的信號輸入端連接，傳感器接口模塊的信號輸出端與PLC控制單元(10)的模擬量輸入埠連接，PLC控制單元(10)的I/O控制埠與I/O驅動電路接口模塊(20)的I/O控制輸入埠連接，I/O驅動電路接口模塊(20)的I/O控制輸出埠分別與海水循環泵(4)、海水回收泵(5)、淡水電磁閥(6)、鹽水電磁閥(7)、放水電磁閥(8)和排放電磁閥(9)的驅動端連接。
【文檔編號】G05B19/05GK203689090SQ201420053030
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】陳偉, 邢梅香 申請人:洛陽理工學院