一种基于模拟量反馈的加氯机开度自动控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于模拟量反馈的加氯机开度自动控制方法，利用加氯机电位器内的电阻随加氯机工作状态变化呈现抛物线变化的物理特性，对加氯机开度自动控制，准确率高，操作简单方便，节省成本。包括以下步骤：将电源串联到加氯机的电位器，将加氯机开度从完全关闭至完全打开，得到电阻R随时间T增加而变化的曲线，R=aT2＋b，T为加氯机开度从完全关闭至完全打开的某一时间，a、b为系数；得到电位器的电阻R在加氯机开度从完全关闭至完全打开的最小值Rmin以及最大值Rmax，确定工作电压U；将控制电流通过组态编程软件配置到可编程逻辑控制器PLC模拟量输出，通过可编程逻辑控制器PLC模拟量的值定量控制加氯机开度。
【专利说明】一种基于模拟量反馈的加氯机开度自动控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水厂加氯工业自动化控制方法领域，尤其涉及一种基于模拟量反馈的加氯机开度自动控制方法。
【背景技术】
[0002]加氯机是在水自控系统领域中如何将适当的氯气加入目标水中的必要设备，加氯机的工作原理主要就是使氯气由液态氯变为气态氯，一般需要经过以下过程，液氯钢瓶中的氯由液态挥发为气态，经由氯瓶角阀、柔性铜管、氯气过滤器、氯气压力表、减压阀、真空调节器、加氯机和水射器等。加氯机作为一个控制加氯过程的设备，针对水自控系统来说，还需结合自动化控制的相关其他装置，包括加氯机开度控制开关、可编程逻辑控制器PLC和电位器等。开度控制开关用于控制加氯机出氯口的开启或关闭，通过硬接线将加氯开关的状态反馈给可编程逻辑控制器PLC，即可利用程序对加氯机的开关状况进行一个实际状况的管理。
[0003]常用的加氯机有两种，一种是采用可编程逻辑控制器PLC的模拟量模块直接控制带有模拟量开度控制的加氯机。这种控制方式是水厂加氯开度控制普遍采用的控制方式，可以直接从可编程逻辑控制器PLC的模拟量输入模块取得Γ20πιΑ的电流，然后通过可编程逻辑控制器PLC传递到上位机电脑控制，利用组态软件INTOUCH通过编程控制加氯机的开度。
[0004]目前在市场上还有另一种加氯机，它只有开或关两种工作状态，主要是利用数字量跟可编程逻辑控制器PLC进行通讯，造成自动化控制的时候并不具备智能控制的条件。加氯机开度的控制只有开启或关闭两种状态，由于不具备模拟量输出的条件，就没有记忆功能，造成系统无法了解该加氯机开了多久或者关了多久，信息无法反馈给计算机，由此造成计算机控制加氯机开度的时候，很难准确知道具体开或关到什么程度。
[0005]加氯机开度是模拟量还是数字量输出，是构成了加氯机的制造难度的主要指标，市场上普遍来说具备模拟量输出的加氯机比只具备数字量输出的加氯机要昂贵不少。
【发明内容】
[0006]本发明提供了基于模拟量反馈的加氯机开度自动控制方法，对无模拟量输出的加氯机改进，利用加氯机电位器内的电阻随加氯机工作状态变化呈现抛物线变化的物理特性，运用外加电源的方式将加氯机工作状态的物理特性通过电流的形式传入可编程逻辑控制器PLC的模拟量模块，然后通过组态INTOUCH软件在计算机画面上显示出加氯机开度的定量值，对加氯机开度自动控制，开度定位准确率高，操作简单方便，节省了加氯机成本。
[0007]基于模拟量反馈的加氯机开度自动控制方法，包括以下步骤:
I)将电源串联到加氯机的电位器，形成电路回路，然后将加氯机开度从完全关闭至完全打开，得到电位器的电阻R随时间T增加而变化的曲线，R=aT2 + b，T为加氯机开度从完全关闭至完全打开的某一时间，a、b为系数； 2)通过曲线R=aT2+ b得到电位器的电阻R在加氯机开度从完全关闭至完全打开的最小值Rmin以及最大值Rmax,确定工作电压U,控制电流Imin=U/Rmax,控制电流Imax=U/Rmin，控制电流ImirTlmax的范围要在可编程逻辑控制器PLC的模拟量模块的接受的电流范围内；
3)将控制电流ImirTlmax通过组态编程软件配置到可编程逻辑控制器PLC模拟量输出，通过可编程逻辑控制器PLC模拟量的值定量控制加氯机开度。
[0008]组态软件INTOUCH可以读入对应地址的模拟量值，实时在画面上反映当前开度的变化状况，然后根据这个值来决定是否需要再进行加氯机的开或关的操作，通过组态软件INTOUCH定量控制加氯机开度。
[0009]作为优选，还包括步骤4)，可编程逻辑控制器PLC模拟量的值通过计算机上的组态软件INTOUCH显示，通过组态软件INTOUCH读取可编程逻辑控制器PLC模拟量。
[0010]步骤I)中，电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成，基本上就是滑动变阻器。根据电位器的物理特性，它的电阻值随着加氯机的开关工作状态会呈现一个抛物线状态的变化趋势，即R会随开启时间的增加而增大，随关闭时间的增加而减小。
[0011 ] 作为优选，在加氯机开度完全关闭的工作状态Tl测定得到Rmin，Tl为加氯机开度完全关闭的时间，在加氯机开度完全打开的工作状态T2测定得到Rmax，T2为加氯机开度完全打开的时间，将Rmin和Rmax以及相应时间Tl和T2，代入即可求得系数a和b。根据电位器的电阻值随着加氯机的开关工作状态呈现一个抛物线状态的变化趋势，R会随开启时间的增加而增大，简单、方便地求出Rmin和Rmax,以及相应的曲线R=aT2 + b。
[0012]作为优选，所述电路回路中串接有电流表，用于检测加氯机开度从完全关闭至完全打开中，该电路回路中的电流变化，从而得到不同时间T下的R值。
[0013]步骤2)中，作为优选，可编程逻辑控制器PLC的模拟量模块的接受的电流范围为4mA^20mA,能够很好地满足实际使用的要求。
[0014]步骤3)中，将控制电流ImirTlmax通过编程软件配置到可编程逻辑控制器PLC模拟量输出，作为优选，所述编程软件为PLC编程软件，所述可编程逻辑控制器PLC模拟量的值为(Γ16000，将控制电流ImirTlmax对应配置到可编程逻辑控制器PLC模拟量(Γ16000范围内。
[0015]进一步优选，I=U/R= U/ ( aT2 + b)，控制电流I对应的配置到可编程逻辑控制器PLC模拟量的方式:采用积分配置的方式，能够精准的计算出电流跟加氯机时间直接的一个关系。其中，Tl为加氯机开度完全关闭的时间，T2为加氯机开度完全打开的时间。
[0016]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
本发明基于模拟量反馈的加氯机开度自动控制方法，针对无模拟量输出的加氯机进行改进，使其开度可以精确控制，利用加氯机电位器随加氯机工作状态变化呈抛物线变化的物理特性，运用一个能产生固定电压的电源以及电线，将开关状态的物理特性通过电流的形式传入可编程逻辑控制器PLC的模拟量模块，可以模拟出Γ20πιΑ的电流给可编程逻辑控制器PLC的模拟量模块，再结合可编程逻辑控制器PLC以及组态软件INTOUCH编程，可以对加氯机的开度进行量化，使计算机只需要通过控制加氯机的数字量，就可以达到全面掌握加氯机当前开度的量化值。通过组态INTOUCH软件在计算机画面上显示出加氯机开度的定量值，就可以根据这个定量值，再决定后续的动作，看是否还需要对加氯机进行开操作，又或者是关操作。本发明方法只需加入一个固定电压，以及可靠的电路，再配合上可编程逻辑控制器PLC和组态软件INTOUCH编程，就可以替代一个带模拟量功能开度的加氯机，开度定位准确率高，操作简单方便，节省了加氯机成本，具备很强的实际应用意义，有利于市场化推广，具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明电位器的电阻R随时间T增加而变化的曲线图。
[0018]图2为本发明一种基于模拟量反馈的加氯机开度自动控制方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图2所示，首先将固定电源产生的电压串联到加氯机的电位器，然后将这个电路产生的电流接入可编程逻辑控制器PLC的模拟量模块，再结合可编程逻辑控制器PLC编程软件，将对应端口的电流转化值通过组态软件INTOUCH显示到计算机屏幕上。
[0020]一种基于模拟量反馈的加氯机开度自动控制方法，包括以下步骤。
[0021]I)建立电位器电阻R与加氯机工作状态(完全关闭至完全打开)的函数关系
将固定电源产生的电压Ul串联到加氯机的电位器，形成电路回路，并在该电路回路接入电流表用于检测该电路回路的电流，由于固定电源产生的电压Ul基本稳定，因此，在固定电源的两端可选择性地并联电压表，用于检测固定电源两端的电压，为方便起见，在计算过程中就直接采用电压U”
[0022]然后将加氯机开度从完全关闭至完全打开，电位器的电阻R随时间T增加变化曲线，
R=Bf + b,⑴
曲线如图1所示，T为加氯机开度从完全关闭至完全打开的某一时间，a、b为系数，各个时间T下的R通过该时刻下的电压(即电压U1)除以该时刻下的电流得到，从而可以求得系数a、b。
[0023]为方便起见，在加氯机开度完全关闭的工作状态T1 (T1=O)下根据该时刻下的电压(即电压U1)除以该时刻下的电流得到RminJ1为加氯机开度完全关闭的时间，在加氯机开度完全打开的工作状态T2下根据该时刻下的电压(即电压U1)除以该时刻下的电流得到Rmax，T2为加氯机开度完全打开的时间，通过Rmin和Rmax以及相应的T代入，即可求得系数a、b。
[0024]由于加氯机中固有的可编程逻辑控制器PLC的模拟量模块可接受Γ20πιΑ内电流值模拟量，因此，要选择合适的外加电压值。
[0025]2)外加电压分析
根据公式:I=U/R(2)
结合公式⑴和公式(2)以及测试得出的Rmin和Rmax，可以得出合适的外加工作电压U，该电压值除以最小值Rmin，它不大于20mA，除以最大值Rmax，它不小于4mA，即可以达到我们的要求。
[0026]3)检测PLC模拟量接收端的电流
经过前面两个步骤后，保证了可编程逻辑控制器PLC的模拟量模块接收端的电流范围在Γ20πιΑ，进一步通过检测，将实际电流范围确定下来为Imin到Imax之间。而根据PLC编程软件的模块配置，ImilTlmax对应的可编程逻辑控制器PLC模拟量输出是O到16000之间，可编程逻辑控制器PLC定量之后的值会损失一部分，可编程逻辑控制器PLC模拟量值应该在到之间。
[0027]4)根据可编程逻辑控制器PLC模拟量的值，利用INTOUCH组态软件定量控制加氯机开度
可编程逻辑控制器PLC模拟量的值通过计算机上的组态软件INTOUCH显示，组态INTOUCH可以读入对应地址的模拟量值，实时在画面上反映当前开度的变化状况，然后根据这个值来决定是否需要再进行加氯机的开或关的操作，通过组态软件INTOUCH自动控制加氯机开度。
【权利要求】
1.一种基于模拟量反馈的加氯机开度自动控制方法，包括以下步骤: 1)将电源串联到加氯机的电位器，形成电路回路，然后将加氯机开度从完全关闭至完全打开，得到电位器的电阻R随时间T增加而变化的曲线，R=aT2 + b，T为加氯机开度从完全关闭至完全打开的某一时间，a、b为系数； 2)通过曲线R=aT2+ b得到电位器的电阻R在加氯机开度从完全关闭至完全打开的最小值Rmin以及最大值Rmax,确定工作电压U,控制电流Imin=U/Rmax,控制电流Imax=U/Rmin，控制电流ImirTlmax的范围要在可编程逻辑控制器PLC的模拟量模块的接受的电流范围内； 3)将控制电流ImirTlmax通过组态编程软件配置到可编程逻辑控制器PLC模拟量输出，通过可编程逻辑控制器PLC模拟量的值定量控制加氯机开度； 组态软件INTOUCH读入对应地址的模拟量值，实时在画面上反映当前开度的变化状况，然后根据这个值来决定是否需要再进行加氯机的开或关的操作，通过组态软件INT0UCH定量控制加氯机开度； 4)可编程逻辑控制器PLC模拟量的值通过计算机上的组态软件INTOUCH显示，通过组态软件INTOUCH读取可编程逻辑控制器PLC模拟量。
【文档编号】C02F1/76GK104181835SQ201310202846
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月28日 优先权日:2013年5月28日
【发明者】陈燕兵, 铁治欣, 王兆青 申请人:浙江理工大学