【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 合和需求下發(fā)揮著各自的優(yōu)勢(shì)，所以在選擇系統(tǒng)所用的現(xiàn)場(chǎng)總線時(shí)，就要求設(shè)計(jì)人員要綜合考慮所應(yīng)用的場(chǎng)合，使所選擇的現(xiàn)場(chǎng)總線既能滿足現(xiàn)有系統(tǒng)的實(shí)際需求，又能夠?qū)ο到y(tǒng)以后的拓展和升級(jí)提供方便。在自動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)，Siemens自動(dòng)化產(chǎn)品線的全面性以及產(chǎn)品的應(yīng)用的廣泛性，使Siemens公司主導(dǎo)的Profibus成為了目前世界上應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)之一，多種控制方式都可以由Profibus總線同時(shí)實(shí)現(xiàn)，并且Profibus總線是很多儀器儀表廠家及智能設(shè)備廠家所首選的總線通訊模式，其開放性和可集成性使設(shè)計(jì)人員有很大的選擇余地，在長(zhǎng)期的發(fā)展中，Profibus總線的可靠性高、可維護(hù)性得到大量設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可，廣泛的應(yīng)用也使其成本得到有效的控制，使其價(jià)格優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)明顯。所以本系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)儀表采用帶ProfibusDP接口的壓力傳感器、溫度傳感器等，變頻器也選ProfibusDP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。由于工業(yè)以太網(wǎng)具有全開放、成本低、帶寬高、應(yīng)用廣泛等無(wú)可爭(zhēng)議的優(yōu)勢(shì)，所以本系統(tǒng)的主站將采用工業(yè)以太網(wǎng)與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連的方式，不但可以節(jié)約成本，而且提高可靠性和速度。針對(duì)越來(lái)越多的遠(yuǎn)程訪問(wèn)的需求，所以本系統(tǒng)將選用遠(yuǎn)程通訊技術(shù)。深圳賽遠(yuǎn)推出的SY系列遠(yuǎn)程通信技術(shù)產(chǎn)品，可以與具有以太網(wǎng)接口或串行端口的可編程控制器，人機(jī)界面和其他系統(tǒng)遠(yuǎn)程進(jìn)行在線下載程序，故障診斷和維修等。SY系列通訊技術(shù)的產(chǎn)品只需要通過(guò)Internet，加上賽遠(yuǎn)公司的SLink專有技術(shù)，通過(guò)工業(yè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程安全加密，并轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)PLC與PC機(jī)遠(yuǎn)程控制之間的相互通信，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，程序的下載和在線診斷，維修等。賽遠(yuǎn)的SYRSCM302通訊模塊，只要在有Internet的地方，就可以控制遠(yuǎn)程控制PLC，并且，通過(guò)匹配遠(yuǎn)程訪問(wèn)的安全通信模塊，可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)控制現(xiàn)場(chǎng)安裝的攝像頭，采集現(xiàn)場(chǎng)視頻，通過(guò)視頻，來(lái)操作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，達(dá)到更直觀的控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的效果。經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用，SYRSCM302在PLC等控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通訊方面，已經(jīng)得到了設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可，是一款具有可靠性和安全性的工業(yè)級(jí)的遠(yuǎn)程安全通訊模塊。在安全方面，SYRSCM302可以通過(guò)Internet建立專用SLink網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中不會(huì)被攔截和破壞，并且SYRSCM302支持Profinet, Ethernet. Ethernet/IP, MODBUS TCP等多種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以廣泛的與多種可編程控制器與行網(wǎng)絡(luò)通訊。SYRSCM302具有安全可靠，性價(jià)比高，體積小，能耗低，安裝方便的等多種優(yōu)點(diǎn)，是一款優(yōu)秀的遠(yuǎn)程通訊產(chǎn)品。所以本系統(tǒng)選用深圳賽遠(yuǎn)的SYRSCM302為遠(yuǎn)程監(jiān)控的通訊模塊。 綜合以上信息，并對(duì)先進(jìn)除鹽水生產(chǎn)中對(duì)穩(wěn)定供水，集中控制，降低維護(hù)成本以及環(huán)保節(jié)能的工藝要求，該控制系統(tǒng)選擇工業(yè)控制計(jì)算機(jī)以工業(yè)以太網(wǎng)方式與Siemens57400 PLC控制器連接，以ET200M為從站，采用總線型檢測(cè)儀表和變頻器，并以SYRSCM302為遠(yuǎn)程通訊模塊的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度，壓力，流量等的監(jiān)視和控制。這樣的系統(tǒng)具有開放性、分散性，在現(xiàn)場(chǎng)總線級(jí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字量傳輸，信號(hào)傳送精度高，控制靈活性強(qiáng)，易于維護(hù)等特點(diǎn)，是今后除鹽水生產(chǎn)過(guò)程控制硬件系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。根據(jù)設(shè)計(jì)情況，I/。系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表 D1 DO AI RI AO 915 224 162 63 14 根據(jù)統(tǒng)計(jì)出來(lái)的I/O點(diǎn)數(shù)，并按照現(xiàn)場(chǎng)需求15%。 系統(tǒng)硬件配置表 序號(hào)名稱類型描述數(shù)量單位1S7400機(jī)架6ES7400IJA010AA0 UR2用于中央控制器和擴(kuò)展單元，9槽1塊2S7400電源6ES74070KA020AA0PS407電源模塊，1230VAC輸入，10A1塊3S7400處理器6ES74162XN050AB0CPU4162,24VDC,MPI/DP1塊4S7400DP模塊6GK74435DX030XE0CP4435擴(kuò)展型通訊處理器1塊5S7400以太網(wǎng)模塊6GK74431EX200XE0CP4431通訊處理器1塊6PS307電源模塊6ES73071KAO10AA0PS307，120/230VAC輸入24VDC輸出，10A1塊7IMI53X接口模塊6ES71531AA030XB0ET 200M, IM153I DP接口模塊16塊8開關(guān)量輸入模塊6ES73211BLOOOAAOSM321，32點(diǎn)輸入，24VDC65塊9開關(guān)量輸出模塊6ES73221BLOOOAAOSM322，32點(diǎn)輸出18塊10模擬量輸入模塊6ES73317KF020AB0SM331，8點(diǎn)輸入，9/12/14位分辨率23塊11熱電阻模塊6ES73317PFO10AB0SM331, 8點(diǎn)輸入，用于熱電阻9塊12模擬量輸出模塊6ES73325HFOOOABOSM332, 8點(diǎn)輸出2塊根據(jù)系統(tǒng)選擇及以上硬件配置。該系統(tǒng)選用三臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其中一臺(tái)作為工程師站，兩臺(tái)作為操作員站，這三臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)交換機(jī)，用工業(yè)以太網(wǎng)與Siemens 57400主站的以太網(wǎng)模塊相連，進(jìn)行通訊。遠(yuǎn)程I/O選用ET200M，通過(guò)ProfibusDP總線與Siemens 57400主站的PLC自帶DP口連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。四臺(tái)生水加壓泵由變頻器控制，直接通過(guò)DP總線連接至Siemens 57400主站的DP模塊，這樣可以大大減少I/O模塊中AI} AO模塊的數(shù)量，并且可以省略信號(hào)線，節(jié)約成本的同時(shí)，減少故障點(diǎn)。反滲透系統(tǒng)和PH值調(diào)節(jié)系統(tǒng)都是采用單獨(dú)的S 7200系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過(guò)EM277，利用DP總線與Siemens 57400主站的DP模塊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。流量計(jì)，壓力變送器，液位計(jì)等總線型儀器儀表，也是通過(guò)DP總線與Siemens 57400主站的DP模塊連接，將相關(guān)的AI點(diǎn)全部省略，降低成本，提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性。低壓泵，閥以及溫度傳感器等，其I/O與ET200M的I/O通過(guò)信號(hào)線連接，然后傳輸至Siemens S7400主站，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。遠(yuǎn)程通訊方面，分別在主控室和工程師辦公室設(shè)置一臺(tái)SYRSCM302模塊，兩臺(tái)模塊分別連接至Internet，在主控室內(nèi)的SYRSCM302模塊的LAN端接入到主控室的交換機(jī)上，這樣在主控室內(nèi)的操作員將SYRSCM302給電后，工程師就可以用工程師辦公室內(nèi)的計(jì)算機(jī)，并通過(guò)賽遠(yuǎn)的SYRCS軟件進(jìn)行設(shè)置網(wǎng)絡(luò)，可以達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的多臺(tái)PLC進(jìn)行監(jiān)控的目的。針對(duì)工程師無(wú)法及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，并且不在工程師辦公室的情況，賽遠(yuǎn)的SYRCS軟件在本地沒有SYRSCM302模塊的情況下，通過(guò)設(shè)置，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的一臺(tái)PLC進(jìn)行監(jiān)控，臨時(shí)解決部分問(wèn)題。3. 2硬件模擬平臺(tái)根據(jù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖以及硬件配置和實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況。在硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建中，將實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的兩臺(tái)DP總線型流量計(jì)，兩臺(tái)DP總線型壓力變送器，兩臺(tái)6SE70變頻器等總線設(shè)備連接至DP通訊模塊。將六套ET200M I/O機(jī)架連接至主站的S7400處理器自帶的DP接口上。將兩套低壓開關(guān)箱內(nèi)的斷路器，接觸器等信號(hào)接入ET200M的DI, DO模塊中。將兩套PT 100熱電阻接入ET200M的AI模塊中。將一臺(tái)調(diào)節(jié)閥的模擬量輸入輸出分別接入ET200M的AI, AO模塊中。將1工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)交換機(jī)用工業(yè)以太網(wǎng)與57400主站的處理器自帶的以太網(wǎng)接口連接，作用程序調(diào)試使用。將1 SYRSCM302模塊的Lanl以太網(wǎng)接口連接至交換機(jī)上，與57400處理器進(jìn)行通訊，Lang以太網(wǎng)接口Internet連接，將2 SYRSCM302模塊的Lan1以太網(wǎng)接口連接至2工業(yè)計(jì)算機(jī)上，Lang以太網(wǎng)接口與Internet連接，模擬遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能。圖3. 2除鹽水生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)圖4除鹽水生產(chǎn)過(guò)程控制規(guī)劃4. 1出水電導(dǎo)率控制器規(guī)劃 反滲透工藝流程是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的控制過(guò)程。這是因?yàn)橛绊戇@個(gè)過(guò)程的因素很多，如生水取水地的地質(zhì)環(huán)境變化、季節(jié)變化以及生產(chǎn)過(guò)程中的溫度等等，這些因素對(duì)系統(tǒng)造成的影響難以掌握規(guī)律，所以對(duì)其進(jìn)行控制建模是非常困難的。為了回避控制建模比較困難的問(wèn)題，可以根據(jù)除鹽水生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，并且通過(guò)模擬仿真來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一個(gè)二維模糊控制器，對(duì)除鹽水生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行模糊控制。在進(jìn)行模糊控制過(guò)程中，為了減小電導(dǎo)率檢鋇(所產(chǎn)生的誤差和有利于檢測(cè)變量的模糊化，將預(yù)脫鹽水的電導(dǎo)率作為模糊控制的檢測(cè)對(duì)象。在除鹽水生產(chǎn)過(guò)程中，反滲透濃水的總流量，在正常生產(chǎn)情況下基本為一恒定值，而反滲透濃水一部分回到濃水箱，繼續(xù)使用，一部分直接排放，所以，只要控制排放流量的大小，就可以達(dá)到控制回到濃水箱濃鹽水量的目的。同時(shí)，控制了回用濃水量也就控制了濃水箱中反滲透濃鹽水與生水的混合量，反滲透濃水箱里的混合水作為反滲透進(jìn)水，其電導(dǎo)率對(duì)預(yù)脫鹽水電導(dǎo)率有直接影響。所以本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)反滲透濃鹽水排放調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，達(dá)到控制反滲透流量的目的。 模糊控制是將模糊系統(tǒng)理論與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是以模糊集合理論為基礎(chǔ)的一種新興的控制手段。在近些年來(lái)，模糊控制技術(shù)經(jīng)過(guò)科研人員的不斷探索，取得了很多突破性的研究成果，很多研究成果也在實(shí)際應(yīng)用中被發(fā)展出來(lái)。 模糊控制的核心就是利用自然語(yǔ)言來(lái)描述被控制系統(tǒng)，利用模糊集合理論和模糊規(guī)則推理，將系統(tǒng)的模糊知識(shí)進(jìn)行擬人的知識(shí)處理，并實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜的，以建模的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制。在控制過(guò)程中，以計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述人類知識(shí)，并把計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表示成模糊規(guī)則或關(guān)系，通過(guò)推理、并利用現(xiàn)有知識(shí)庫(kù)，把某些知識(shí)與過(guò)程狀態(tài)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成一套最優(yōu)的模糊控制策略。在近幾年來(lái)，將模糊集合理論應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中，得到了飛速的發(fā)展，對(duì)于一些時(shí)變的，非線性的的復(fù)雜系統(tǒng)，精確的數(shù)學(xué)模型無(wú)法建立，要想得到有效的控制，就可以利用智能化的模糊控制器。例如，在傳統(tǒng)工業(yè)的煉鋼，化工中，有些系統(tǒng)基本難以得到精確的數(shù)學(xué)模型，而人文系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和醫(yī)學(xué)，心理系統(tǒng)等，更是難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。但是，這些系統(tǒng)卻有大量的可以用語(yǔ)言來(lái)規(guī)定的性能指標(biāo)信息，這些重要的先驗(yàn)信息已能用定性的形式表示。同時(shí)，在這類系統(tǒng)中，操作人員在系統(tǒng)中起到重要作用，是這類系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，但是，由于只要有人作為組成部分，就具有不確定性，所以這樣的系統(tǒng)都具有不精確性，很難用常規(guī)的控制理論來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。雖然此類系統(tǒng)很難用常規(guī)的控制理論來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，但是由系統(tǒng)中的操作人員來(lái)控制卻是容易做到的，這是因?yàn)椴僮魅藛T具有主觀的，長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)以及個(gè)人的思維，他們能夠這些，用語(yǔ)言或者自認(rèn)為適當(dāng)?shù)膶?duì)策來(lái)完成控制任務(wù)，于是，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員就利用這類系統(tǒng)中操作人員的長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)，并運(yùn)用模糊集合理論，編制成能夠定性描述控制方法的程序，使控制定量化，來(lái)模仿系統(tǒng)操作人員的操作策略，由此，以模糊集合理論為基礎(chǔ)的模糊控制器就產(chǎn)生了。模糊控制理論是控制思想的一次深刻的變革，標(biāo)志著人工智能發(fā)展到了一個(gè)新的階段。 現(xiàn)今智能化控制領(lǐng)域中模糊控制是最具有發(fā)展前途的一種控制方法，在工業(yè)控制及其他的領(lǐng)域中，由于無(wú)法建模而難己通過(guò)傳統(tǒng)控制方法控制的系統(tǒng)，得到了解決，并且取得了很多的成效。由于模糊控制方法的優(yōu)越性，其已經(jīng)引起了越來(lái)越多研究人員和相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)開發(fā)人員的興趣。4. 1. 2電導(dǎo)率模糊控制器的規(guī)劃 (l)基本二維模糊控制器的設(shè)計(jì)系統(tǒng)根據(jù)采樣周期進(jìn)行采樣，采集被控制