在混合罐304中，使用海盐或工业盐与淡水或水池人造海水相混合，使用搅拌器和化盐栗加速颗粒状盐的溶解，通过循环栗302和潜水栗301形成的水流作用和盐的扩散作用加速水池中的盐度均匀化，最终达到所需要的盐度的人造海水。
[0020]人工海水制备水系统可分为试验用水制备水系统和水净化处理水系统两部分，两者之间也有交叉共享的设备。前者包括潜水栗301、主淡水电动阀与主淡水流量计、前置过滤砂缸311、化盐栗303、混合罐304、循环栗302 ;后者包括潜水栗301、前置过滤砂缸311、混合罐304、循环栗302、后置过滤砂缸312、水质监测装置305、臭氧消毒装置309和紫外线杀菌装置310等。循环栗302 —方面作为均衡水池盐度，强制循环将加速水池盐度分布均匀化；另一方面作为水净化处理必须的循环动力。潜水栗301 —方面用于制备工艺流程结束时的排污栗，另一方面作为为水净化处理必须的循环动力。另外，排污工况和减盐度工况的实现，可以通过潜水栗301抽水池的海水，送入混合罐304过渡，再通过排海水栗(由变频器驱动)、排海水电磁阀和排海水电磁流量计，可以通过专用驳接口送海水淡化装置处理或专门建造的晒盐场进行处理，以满足环保之要求。
[0021]自动控制系统中设置了水池水位传感器、混合罐水位传感器、主淡水流量计、排海水流量计、水质0RP和PH传感器、电导率传感器和温度传感器等。PLC的AD转换模块接收的传感器信号制式统一为40mA信号。水池水位传感器采用投入式静压传感器，用于测量与控制水池水位；混合罐水位传感器采用静压式传感器，用于测量与控制混合罐水位，防止化盐栗303和循环栗302干转或水位溢出；主淡水流量计采用涡轮式流量计，用于计量制备所用的淡水总量；排海水流量采用电磁流量计，用于计量排出海水的量和计算排出盐份质量，主要用于减盐度工况的实现。电导率传感器是与专用二次仪表相连接，用于在线测量水池的电导率；水池水质0RP和PH传感器是与水质监测仪配合工作的，用于检测与控制水质，通过控制0RP加剂栗与PH加剂栗来实现消毒与PH值调节控制，从而保证达到使用要求的人造海水水质。
[0022]如图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，本发明实施例的人工海水的自动控制方法可以分为六个基本工况:1.初配制工况，2.增盐度工况，3.减盐度工况，4.淡水补水工况，5.排污水工况，6.循环水水净化处理。首先完成初配制一定盐度的人工海水，测量其电导率，与目标电导率相比较，如果实际电导率太低，通过增盐度工况来提高目标盐度，提高电导率；如果实际电导率太高，通过减盐度工况加入淡水稀释来降低目标盐度，降低电导率；连续使用增盐度工况和减盐度工况进行盐度的调节，检测电导率是否达到目标电导率，从而实现电导率的准确控制。如果增盐度工况或减盐度工况累积3次以上，可根据多次制备试验得到的盐度与实测的电导率样本点，采用最小二乘法进行2次曲线拟合，确定达到目标电导率时，需要增加盐度或减少盐度的估计，指导制备过程的工况选择与参数设定，从而使人工海水的电导率尽快达到所要求的目标电导率。
[0023]图中所示的是PLC控制系统的控制程序流程图，PLC控制系统主要包括HMI触摸屏、PLC控制器、电导率仪、水质监测与处理装置、变频器、传感器和其他低压电气元件等，其中:
HMI触摸屏作为人机交互的平台，可以实现工况选择控制、技术参数设置和状态监测与故障诊断功能。PLC负责控制人工海水制备流程，实施技术参数的控制与各机电设备的控制与协调。
[0024]水质监测仪在线检测水池用水的0RP和PH值，根据人为设定的控制范围，自动控制0RP加剂栗进行水池用水的消毒处理，和PH加剂栗进行PH值调节。
[0025]循环栗从混合罐中抽水，通过后置过滤砂缸过滤后，还要经过03消毒装置和UVF消毒装置进行杀菌处理，最后排入试验水池的另一端。
[0026]本发明可实现人工海水制备工艺流程制定，和制备过程的自动控制目标。它有两个特点:(1)防腐蚀能力强一所有管道采用PPR管和PVC管，具有较强的防腐蚀能力；潜水栗与化盐栗采用不锈钢水栗，循环栗采用化工塑料防腐蚀栗，有较强的防止海水的腐蚀能力；(2)保护功能齐全和可靠性高一自动控制系统具有过流、过载、短路、过热等自动保护停机功能；有故障显示和报警功能；并具有自动状态监测与故障诊断能力，还具有断电动保护与供电恢复后自动接续能力；(3)自动化程度高一采用触摸屏与PLC控制相结合，实现工况选择控制、技术参数设置和状态监测与故障诊断功能。一旦工况选择，系统自动按PLC控制流程进行自动控制，装置具有较高的自动化程度。每次制备流程允许包括一个初配制工况、多个增盐度工况、多个减盐度工况、多个补淡水工况和一个排污水工况。工艺流程由初配制工况开始，以排污水工况结束，中间允许选择多个增盐度工况、多个减盐度工况和多个补淡水工况。只有当初配制工况结束后，才能启动强制循环净化处理工况下运行，对水池的人造海水进行循环过滤、03消毒和UVF消毒，同时进行水质监测与0RP加剂和PH加剂处理，保证水质达到试验要求。
[0027]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种制备人工海水的自动控制系统，其特征在于，包括主控模块(1)，以及均与所述主控模块(1)相连的人机交互模块(2)、电导率传感器模块(3)和电气控制模块(4)； 所述人机交互模块(2)，用于设置制备人工海水的目标电导率，显示系统控制参数与流程进度，并将设置的目标电导率发送给所述主控模块(1); 所述电导率传感器模块(3)，用于实时采集制备的人工海水的实际电导率，并将采集到的实际电导率发送给所述主控模块(1); 所述主控模块(1)，用于比较接收到的实际电导率与目标电导率，并根据比较结果，向所述电气控制模块(4)发送控制信号； 所述电气控制模块(4)，用于接收来自所述主控模块(1)的控制信号，并按照控制信号的指令驱动各机械设备，对人工海水进行增加盐度或者减少盐度的处理，使人工海水的实际电导率达到设置的目标电导率。2.根据权利要求1所述的制备人工海水的自动控制系统，其特征在于，该系统还包括水质监测与处理模块(5)，用于实时监测人工海水水质，并调节控制水质，保证用水达到要求的水质。3.根据权利要求1所述的制备人工海水的自动控制系统，其特征在于，所述主控模块(1)为可编程控制器，与所述人机交互模块(2)通过串口通讯连接。4.根据权利要求1所述的制备人工海水的自动控制系统，其特征在于，该系统还包括水池水位传感器、混合罐水位传感器，综合监测系统的工作状态。5.根据权利要求2所述的制备人工海水的自动控制系统，其特征在于，所述水质监测与处理模块(5 )包括前置过滤砂缸(311)、后置过滤砂缸(312 )、臭氧消毒装置(309 )和紫外线杀菌装置(310)。6.根据权利要求5所述的制备人工海水的自动控制系统，其特征在于，所述水质监测与处理模块(5)通过添加消毒液调节ORP值和通过添加酸或碱来调节PH值，并通过前置过滤砂缸(311)和后置过滤砂缸(312)过滤水池试验用水的杂质和污泥，再通过臭氧消毒装置(309)和紫外线杀菌装置(310)对过滤后的试验用水进行杀菌处理。7.一种制备人工海水的自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤: S1、配制任意盐度的初配人工海水，并测量其实际电导率； S2、比较初配人工海水的实际电导率与目标电导率，若实际电导率小于目标电导率，则加入盐以增加其盐度及实际电导率； 若实际电导率大于目标电导率，则加入淡水以降低其盐度及实际电导率； 并记录执行步骤S2的次数； S3、测量人工海水调节后的实际电导率，若调节后的电导率仍不满足目标电导率，且执行步骤S2的次数小于3次，则转入步骤S2 ； 若调节后的电导率仍不满足目标电导率，且执行步骤S2的次数大于或等于3次，则转入步骤S4 ； S4、根据前3次调节后的实际电导率作为样本点绘制曲线，采用最小二乘法进行两次曲线拟合，确定达到目标电导率需要增加或减少的盐度的精确值，并按照该精确值对人工海水进行一次精确调整，从而达到目标电导率。
【专利摘要】本发明公开了一种制备人工海水的自动控制系统及方法，该系统包括主控模块，以及均与主控模块相连的人机交互模块、电导率传感器模块和电气控制模块；主控模块用于比较接收到的实际电导率与目标电导率，并根据比较结果，向电气控制模块发送控制信号；并按照控制信号的指令驱动各机械设备，对人工海水进行增加盐度或者减少盐度的处理，使人工海水的实际电导率达到设置的目标电导率。本发明能够自动控制人工海水的配制，提高了工作效率，更适合大规模的生成需求；并且能够实现人工海水电导率的精确控制。
【IPC分类】G05B19/05, C02F9/00
【公开号】CN105334793
【申请号】CN201510703898
【发明人】高翔, 张坤壮
【申请人】武汉工程大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月27日