一种plc模糊自适应海水盐度试验装置制造方法
【专利摘要】一种PLC模糊自适应海水盐度试验装置，属于PLC模糊自适应控制领域，该试验装置由海水盐度试验平台和PLC盐度控制系统组成，所述的海水盐度试验平台包括试验箱、母液罐和回收槽，母液罐通过海水输入管路将海水输送至试验箱内，试验箱内的海水试验溶液通过回收管路输送至回收槽，回收槽连接有出水管路。PLC盐度控制系统内的PLC控制单元根据检测到的试验箱、母液罐和回收槽内的液位和盐度信息自适应地通过I/O驱动电路接口模块来对海水盐度试验平台内不同的电磁阀进行通断控制，从而最终实现对试验箱内海水试验溶液液位和盐度的自适应控制。本实用新型能够根据海水盐度试验的不同要求，很方便地实现海水盐度多点自适应控制。
【专利说明】一种PLC模糊自适应海水盐度试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于PLC模糊自适应控制领域，具体涉及一种基于PLC模糊自适应控制的海水盐度试验装置。
【背景技术】
[0002]海水是一种含有多种盐类的电解质溶液，以3%?3.5%的氯化钠为主盐，其中氯离子含量很大，海水的高含盐量、含砂量以及通常溶解有空气的特征使得海水对金属具有强腐蚀性。在金属构件的防护涂料技术以及耐海水腐蚀钢的研究中，通常要使金属构件在不同海水盐度条件下进行腐蚀性试验，由于海水浓度控制无固定的数学模型且具有动态性，同时盐度传感器存在固有的时延，常规的自动控制装置往往不能满足对试验溶液盐度控制的要求。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种基于PLC自适应控制的海水盐度试验装置，本实用新型能够根据海水盐度试验的不同要求，很方便地实现海水盐度多点自适应控制，以提高海水盐度试验装置对试验条件变化的适应性。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种PLC模糊自适应海水盐度试验装置，该试验装置由海水盐度试验平台和PLC盐度控制系统组成，所述的海水盐度试验平台包括试验箱、母液罐和回收槽，母液罐通过海水输入管路将海水输送至试验箱内，试验箱内的海水试验溶液通过回收管路输送至回收槽,回收槽内的回收液经出水管路流出后一路由海水循环管路送至母液罐，另一路经排放管路排放掉，所述的海水输入管路、回收管路、海水循环管路和排放管路上分别设有盐水电磁阀、放水电磁阀、海水回收泵和排放电磁阀，所述试验箱上连接有淡水输入管路，在淡水输入管路上设有淡水电磁阀，试验箱上还设有海水试验溶液循环回路，在海水试验溶液循环回路上设有海水循环泵；
[0005]所述PLC盐度控制系统包括工控机、PLC控制单元、I/O驱动电路接口模块、传感器接口模块，盐度传感器和液位传感器，工控机为所述试验装置的上位机，并与PLC控制单元进行数据通讯，盐度传感器和液位传感器用于检测试验箱、母液罐和回收槽内的盐度和液位信息，盐度传感器和液位传感器的信号输出端与传感器接口模块的信号输入端连接，传感器接口模块的信号输出端与PLC控制单元的模拟量输入端口连接，PLC控制单元的I/O控制端口与I/O驱动电路接口模块的I/O控制输入端口连接，I/O驱动电路接口模块(20)的I/O控制输出端口分别与海水循环泵、海水回收泵、淡水电磁阀、盐水电磁阀、放水电磁阀和排放电磁阀的驱动端连接。
[0006]有益效果:本实用新型能够根据海水试验溶液的不同要求，对海水试验溶液的盐度和液位进行自适应调节，很方便地实现海水盐度多点自适应控制，提高了海水盐度试验装置对试验条件变化的适应性，且能够获得高的海水试验溶液配制精度和较短的配制时间。【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型的整体结构关系图；
[0008]图2是本实用新型海水盐度试验装置的管路示意图；
[0009]图3是本实用新型PLC盐度控制系统的电路示意图；
[0010]图4是本实用新型I/O驱动电路接口|旲块的电路不意图；
[0011]图中标记为:1、试验箱,2、母液罐，3、回收槽，4、海水循环泵，5、海水回收泵，6、淡水电磁阀,7、盐水电磁阀，8、放水电磁阀，9、排放电磁阀，10、PLC控制单元，11、工控机，12、盐度传感器I，13、液位传感器I，14、盐度传感器II，15、液位传感器II，16、盐度传感器III，17、液位传感器III，18、传感器接口模块I，19、传感器接口模块11，20、I/O驱动电路接口模块。
【具体实施方式】
[0012]如图1和图2所示，一种PLC模糊自适应海水盐度试验装置，该试验装置由海水盐度试验平台和PLC盐度控制系统组成，所述的海水盐度试验平台包括试验箱1、母液罐2和回收槽3，母液罐2通过海水输入管路将海水输送至试验箱I内，试验箱I内的海水试验溶液通过回收管路输送至回收槽3，回收槽3内的回收液经出水管路流出后一路由海水循环管路送至母液罐2，另一路经排放管路排放掉，所述的海水输入管路、回收管路、海水循环管路和排放管路上分别设有盐水电磁阀7、放水电磁阀8、海水回收泵5和排放电磁阀9，所述试验箱I上连接有淡水输入管路，在淡水输入管路上设有淡水电磁阀6，试验箱I上还设有海水试验溶液循环回路，在海水试验溶液循环回路上设有海水循环泵4。
[0013]其中，试验箱I用于模拟不同盐度下的海水试验环境，母液罐2为试验箱I内不同盐度海水的配制提供高盐度的海水母液，回收槽3用于回收、临时存储试验箱I排放的海水试验溶液，海水循环泵4用于试验箱I内盐度配制过程中海水试验溶液的均匀混合，海水回收泵5用于回收回收槽3内较高盐度的海水试验溶液，淡水电磁阀6、盐水电磁阀7和放水电磁阀8用于控制试验箱I内海水试验溶液的盐度和体积，排放电磁阀9用于排放回收槽3内的低盐度海水试验溶液。
[0014]所述PLC盐度控制系统包括工控机11、PLC控制单元10、I/O驱动电路接口模块20、传感器接口模块，盐度传感器和液位传感器，工控机11为所述试验装置的上位机，并与PLC控制单元10进行数据通讯，盐度传感器和液位传感器用于检测试验箱1、母液罐2和回收槽3内的盐度和液位信息，盐度传感器和液位传感器的信号输出端与传感器接口模块的信号输入端连接，传感器接口模块的信号输出端与PLC控制单元10的模拟量输入端口连接，PLC控制单元10的I/O控制端口与I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输入端口连接，I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输出端口分别与海水循环泵4、海水回收泵5、淡水电磁阀6、盐水电磁阀7、放水电磁阀8和排放电磁阀9的驱动端连接。其中，盐度传感器和液位传感器将采集到的试验箱1、母液罐2和回收槽3内的盐度和液位信号传递给传感器接口模块，传感器接口模块将接收到的盐度和液位信号传递给PLC控制单元10，PLC控制单元10通过I/O驱动电路接口模块20实现对海水循环泵4和海水回收泵5的启停控制以及淡水电磁阀6、盐水电磁阀7、放水电磁阀8和排放电磁阀9的通断控制。[0015]其中，所述的盐度传感器包括盐度传感器I 12、盐度传感器II 14和盐度传感器III 16，所述的液位传感器包括液位传感器I 13、液位传感器II 15和液位传感器III 17。盐度传感器I 12和液位传感器I 13分别安装在试验箱I内部和上部，用于对试验箱I内海水试验溶液的盐度和液位进行检测，盐度传感器II 14和液位传感器II 15分别安装在母液罐2内部和母液罐2上部，用于对母液罐2内海水母液的盐度和液位进行检测，盐度传感器III 16和液位传感器III 17分别安装在回收槽3内部和回收槽3的上部，用于对回收槽3内排放的海水盐度和液位进行检测。
[0016]所述传感器接口模块包括传感器接口模块I 18和传感器接口模块II 19。
[0017]盐度传感器I 12的4-20mA信号输出端、液位传感器I 13的4_20mA信号输出端分别与传感器接口模块I 18相应的4-20mA信号输入端连接；盐度传感器II 14的4_20mA信号输出端、液位传感器II 15的4-20mA信号输出端分别与传感器接口模块I 18相应的4_20mA信号输入端连接；盐度传感器III16的4-20mA信号输出端、液位传感器III17的4_20mA信号输出端分别与传感器接口模块II 19相应的4-20mA信号输入端连接；传感器接口模块I 18的4-20mA信号输出端、传感器接口模块II 194_20mA信号输出端分别与PLC控制单元10相应的模拟量输入端口连接。
[0018]PLC控制单元10的220V电源接口分别与220V电源I模块的220V电源输出接口连接；1/0驱动电路接口模块20的220V电源接口分别与220V电源2模块的220V电源输出接口连接，I/O驱动电路接口模块20的24V电源接口分别与24V电源模块的24V电源输出接口连接；PLC控制单元10的I/O控制端口与I/O驱动电路接口模块20相应的I/O控制输入端口连接；I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输出端口分别与淡水电磁阀6、盐水电磁阀7、放水电磁阀8、排放电磁阀9、海水循环泵4、海水回收泵5的I/O控制输入端口连接；PLC控制单元10通过I/O驱动电路接口模块20实现对海水循环泵4的启停控制、淡水电磁阀6、盐水电磁阀7、放水电磁阀8的通断控制，以实现母液罐2高盐度海水母液与自来水在试验箱I内不同盐度海水试验溶液的自适应配制。
[0019]如图3所示，PLC盐度控制系统以工控机11为海水盐度试验装置的上位机；PLC控制单元10为海水盐度试验装置的现场控制单元；工控机11上采用组态软件设计海水盐度试验装置的监控软件，工控机11的RS232通讯接口与PLC控制单元10的RS485通讯接口连接，实现PLC控制单元10与工控机11间的数据通讯；PLC控制单元10利用模糊控制、开关控制等控制策略构成模糊自适应海水盐度控制程序模块，实现海水盐度的自适应模糊控制，构建一个海水盐度模糊自适应控制平台。其中:安装在试验箱I内部的盐度传感器I 12的4-20mA信号输出端Al、BI分别与传感器接口模块I 18的4_20mA信号输入端Al、BI连接；安装在试验箱I上部的液位传感器I 13的4-20mA信号输出端A2、B2分别与传感器接口模块I 18的4-20mA信号输入端A2、B2连接；传感器接口模块I 18的4_20mA信号输出端Al、BI和4-20mA信号输出端A2、B2分别与PLC控制单元10的模拟量输入端口 Al、BI和A2、B2连接；安装在母液罐2内部的盐度传感器II 14的4_20mA信号输出端A3、B3分别与传感器接口模块I 18的4-20mA信号输入端A3、B3连接；安装在母液罐2上部的液位传感器II 15的4-20mA信号输出端A4、B4分别与传感器接口模块I 18的4_20mA信号输入端A4、B4连接；传感器接口模块I 18的4-20mA信号输出端A3、B3和4-20mA信号输出端A4、B4分别与PLC控制单元10的模拟量输入端口 A3、B3和A4、B4连接；安装在回收槽3内部的盐度传感器III 16的4-20mA信号输出端A5、B5分别与传感器接口模块II 19的4_20mA信号输入端A5、B5连接；安装在回收槽3上部的液位传感器III 17的4_20mA信号输出端A6、B6分别与传感器接口模块II 19的4-20mA信号输入端A6、B6连接；传感器接口模块II 19的4-20mA信号输出端A5、B5和4_20mA信号输出端A6、B6分别与PLC控制单元10的模拟量输入端口 A5、B5和A6、B6连接；PLC控制单元10的I/O控制端口 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4,Q0.5分别与I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输入端口 Q0.0,Q0.UQ0.2,Q0.3、Q0.4、Q0.5连接；PLC控制单元10的I/O控制端口的接地端M与I/O驱动电路接口模块20的接地端GND连接；I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输出端口 KQ0.0、1/0驱动电路接口模块20的接地端GND分别与淡水电磁阀6的驱动端KQ0.0、接地端GND连接；I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输出端口 KQ0.1、I/O驱动电路接口模块20的接地端GND分别与盐水电磁阀7的驱动端KQ0.1、接地端GND连接；I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输出端口 KQ0.2、I/O驱动电路接口模块20的接地端GND分别与放水电磁阀8的驱动端KQ0.2、接地端GND连接；1/0驱动电路接口模块20的I/O控制输出端口 KQ0.3,1/0驱动电路接口模块20的接地端GND分别与排放电磁阀9的驱动端KQ0.3、接地端GND连接；1/0驱动电路接口模块20的I/O控制输出端口 KQ0.4、I/O驱动电路接口模块20的接地端KM分别与海水循环泵4的驱动端KQ0.4、电源端N2连接；1/0驱动电路接口模块20的I/O控制输出端口 KQ0.5、I/O驱动电路接口模块20的接地端GND分别与海水回收泵5的驱动端KQ0.5、电源端N2连接；PLC控制单元10的电源输入端L1、N1分别与220V输入电源的输出端L1、N1连接。
[0020]本装置中I/O驱动电路接口模块20如图4所示。I/O驱动电路接口模块20的24V电源输入端+24V、接地端GND分别与外部开关电源的电源输出端+24V、接地端GND连接；1/O驱动电路接口模块20的220V电源输入端L2、N2分别与220V输入电源的输出端L2、N2连接；I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输入端口 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5分别与PLC控制单元10的I/O控制端口 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5连接；PLC控制单元10的I/O控制端口的接地端M与I/O驱动电路接口模块20的接地端GND连接；I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输入端口 Q0.0与中间继电器KAO的控制端Q0.0连接；1/0驱动电路接口模块20的接地端GND与中间继电器KAO的控制接地端GND连接；中间继电器KAO的输入端IQ0.0与I/O驱动电路接口模块20的24V电源输入端+24V连接；中间继电器KAO的输出端KQ0.0与淡水电磁阀6的驱动端KQ0.0连接；1/0驱动电路接口模块20的接地端GND与淡水电磁阀6的接地端GND连接；1/0驱动电路接口模块20的I/O控制输入端口 Q0.1与中间继电器KAl的控制端Q0.1连接；1/0驱动电路接口模块20的接地端GND与中间继电器KAl的控制接地端GND连接；中间继电器KAl的输入端IQ0.1与I/O驱动电路接口模块20的24V电源输入端+24V连接；中间继电器KAl的输出端KQ0.1与盐水电磁阀7的驱动端KQ0.1连接；1/0驱动电路接口模块20的接地端GND与盐水电磁阀7的接地端GND连接；I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输入端口 Q0.2与中间继电器KA2的控制端Q0.2连接；1/0驱动电路接口模块20的接地端GND与中间继电器KA2的控制接地端GND连接；中间继电器KA2的输入端IQ0.2与I/O驱动电路接口模块20的24V电源输入端+24V连接；中间继电器KA2的输出端KQ0.2与放水电磁阀8的驱动端KQ0.2连接；1/0驱动电路接口模块20的接地端GND与放水电磁阀8的接地端GND连接；I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输入端口 Q0.3与中间继电器KA3的控制端Q0.3连接；1/0驱动电路接口模块20的接地端GND与中间继电器KA3的控制接地端GND连接；中间继电器KA3的输入端IQ0.3与I/O驱动电路接口模块20的24V电源输入端+24V连接；中间继电器KA3的输出端KQ0.3与排放电磁阀9的驱动端KQ0.3连接；1/0驱动电路接口模块20的接地端GND与排放电磁阀9的接地端GND连接；I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输入端口 Q0.4与中间继电器KA4的控制端Q0.4连接；I/O驱动电路接口模块20的接地端GND与中间继电器KA4的控制接地端GND连接；中间继电器KA4的输入端IQ0.4与I/O驱动电路接口模块20的220V电源输入端L2连接；中间继电器KA4的输出端KQ0.4与海水循环泵4的驱动端KQ0.4连接；I/O驱动电路接口模块20的220V电源输出端N2与海水循环泵4的电源输入端N2连接；I/O驱动电路接口模块20的I/O控制输入端口 Q0.5与中间继电器KA5的控制端Q0.5连接；I/O驱动电路接口模块20的接地端GND与中间继电器KA5的控制接地端GND连接；中间继电器KA5的输入端IQ0.5与I/O驱动电路接口模块20的220V电源输入端L2连接；中间继电器KA5的输出端KQ0.5与海水回收泵5的驱动端KQ0.5连接；1/0驱动电路接口模块20的220V电源输出端N2与海水回收泵5的电源输入端N2连接。
[0021]本实用新型PLC模糊自适应海水盐度试验装置的控制方法包括以下步骤:
[0022](I)、PLC控制单元对盐度传感器和液位传感器的数据进行采集，工控机将PLC控制单元采集的盐度和液位数据显示在监控界面上；
[0023](2)、用户对监控界面上的控制参数进行设定，所述控制参数包括试验箱内海水试验溶液盐度变化率、海水试验溶液盐度以及海水试验溶液盐度配制的点数；
[0024](3)、PLC控制单元依据海水试验溶液的盐度配制精度选取海水试验溶液盐度变化率的设定值，并根据海水试验溶液液位变化的大小将海水试验溶液盐度配制过程设定不同的开关控制模式值，根据盐度检测值、盐度设定值和选取的盐度变化率设定值计算出海水试验溶液的盐度偏差标志位值和盐度变化率偏差值，进而实施模糊控制查询表，自适应地判断应当选取的开关控制模式值；
[0025](4)、PLC控制单元的开关控制模块根据步骤(3)计算出的盐度偏差标志位值和选取的开关控制模式值进一步通过I/o驱动电路接口模块来对海水循环泵和海水回收泵的启停进行控制以及淡水电磁阀、盐水电磁阀、放水电磁阀和排放电磁阀的通断进行控制,从而实现对试验箱内海水试验溶液的的盐度和液位进行自适应控制。
[0026]上述步骤(3)由PLC控制单元内的模糊自适应海水盐度调节模块进行调节控制。
[0027]PLC控制单元的开关控制模块依据模糊自适应海水盐度调节模块输出的海水试验溶液模式控制值和试验箱I内海水试验溶液的液位变化数据，对淡水电磁阀6、放水电磁阀8、盐水电磁阀7和放水电磁阀8的通/断进行控制，实现试验箱I内海水试验溶液盐度的调节，同时为了保证试验箱I内海水试验溶液盐度的均匀度，海水循环泵4在整个配制过程中处于运行状态；模糊自适应海水盐度调节模块负责对试验箱内海水试验溶液盐度的变化率进行检测，并对海水试验溶液盐度调节过程中的加淡水量或加高盐度海水量进行自适应调整，实时调整试验箱内海水试验溶液在配制各阶段的控制液位，以获得高的盐度配制精度和较短的盐度配制时间。
【权利要求】
1.一种PLC模糊自适应海水盐度试验装置，其特征在于:该试验装置由海水盐度试验平台和PLC盐度控制系统组成，所述的海水盐度试验平台包括试验箱(I)、母液罐(2)和回收槽(3 )，母液罐(2 )通过海水输入管路将海水输送至试验箱(I)内，试验箱(I)内的海水试验溶液通过回收管路输送至回收槽(3 )，回收槽(3 )内的回收液经出水管路流出后一路由海水循环管路送至母液罐(2)，另一路经排放管路排放掉，所述的海水输入管路、回收管路、海水循环管路和排放管路上分别设有盐水电磁阀(7)、放水电磁阀(8)、海水回收泵(5)和排放电磁阀(9)，所述试验箱(I)上连接有淡水输入管路，在淡水输入管路上设有淡水电磁阀(6)，试验箱(I)上还设有海水试验溶液循环回路，在海水试验溶液循环回路上设有海水循环泵(4); 所述PLC盐度控制系统包括工控机(11)、PLC控制单元(10)、I/O驱动电路接口模块(20)、传感器接口模块，盐度传感器和液位传感器，工控机(11)为所述试验装置的上位机，并与PLC控制单元(10 )进行数据通讯，盐度传感器和液位传感器用于检测试验箱(I)、母液罐(2)和回收槽(3)内的盐度和液位信息，盐度传感器和液位传感器的信号输出端与传感器接口模块的信号输入端连接，传感器接口模块的信号输出端与PLC控制单元(10)的模拟量输入端口连接，PLC控制单元(10)的I/O控制端口与I/O驱动电路接口模块(20)的I/O控制输入端口连接，I/O驱动电路接口模块(20)的I/O控制输出端口分别与海水循环泵(4)、海水回收泵(5)、淡水电磁阀(6)、盐水电磁阀(7)、放水电磁阀(8)和排放电磁阀(9)的驱动端连接。
【文档编号】G05B19/05GK203689090SQ201420053030
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】陈伟, 邢梅香 申请人:洛阳理工学院