【文章內容簡介】 總線既能滿足現(xiàn)有系統(tǒng)的實際需求，又能夠對系統(tǒng)以后的拓展和升級提供方便。在自動控制領域內，Siemens自動化產品線的全面性以及產品的應用的廣泛性，使Siemens公司主導的Profibus成為了目前世界上應用最為廣泛的現(xiàn)場總線技術之一，多種控制方式都可以由Profibus總線同時實現(xiàn)，并且Profibus總線是很多儀器儀表廠家及智能設備廠家所首選的總線通訊模式，其開放性和可集成性使設計人員有很大的選擇余地，在長期的發(fā)展中，Profibus總線的可靠性高、可維護性得到大量設計人員的認可，廣泛的應用也使其成本得到有效的控制，使其價格優(yōu)勢體現(xiàn)明顯。所以本系統(tǒng)的現(xiàn)場儀表采用帶ProfibusDP接口的壓力傳感器、溫度傳感器等，變頻器也選ProfibusDP進行網(wǎng)絡連接。由于工業(yè)以太網(wǎng)具有全開放、成本低、帶寬高、應用廣泛等無可爭議的優(yōu)勢，所以本系統(tǒng)的主站將采用工業(yè)以太網(wǎng)與工業(yè)控制計算機相連的方式，不但可以節(jié)約成本，而且提高可靠性和速度。針對越來越多的遠程訪問的需求，所以本系統(tǒng)將選用遠程通訊技術。深圳賽遠推出的SY系列遠程通信技術產品，可以與具有以太網(wǎng)接口或串行端口的可編程控制器，人機界面和其他系統(tǒng)遠程進行在線下載程序，故障診斷和維修等。SY系列通訊技術的產品只需要通過Internet，加上賽遠公司的SLink專有技術，通過工業(yè)數(shù)據(jù)遠程安全加密，并轉發(fā)協(xié)議，實現(xiàn)PLC與PC機遠程控制之間的相互通信，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，程序的下載和在線診斷，維修等。賽遠的SYRSCM302通訊模塊，只要在有Internet的地方，就可以控制遠程控制PLC，并且，通過匹配遠程訪問的安全通信模塊，可以實現(xiàn)通過控制現(xiàn)場安裝的攝像頭，采集現(xiàn)場視頻，通過視頻，來操作現(xiàn)場設備，達到更直觀的控制現(xiàn)場設備的效果。經過多年的應用，SYRSCM302在PLC等控制系統(tǒng)的遠程通訊方面，已經得到了設計人員的認可，是一款具有可靠性和安全性的工業(yè)級的遠程安全通訊模塊。在安全方面，SYRSCM302可以通過Internet建立專用SLink網(wǎng)絡，使數(shù)據(jù)在傳輸過程中不會被攔截和破壞，并且SYRSCM302支持Profinet, Ethernet. Ethernet/IP, MODBUS TCP等多種工業(yè)網(wǎng)絡協(xié)議，可以廣泛的與多種可編程控制器與行網(wǎng)絡通訊。SYRSCM302具有安全可靠，性價比高，體積小，能耗低，安裝方便的等多種優(yōu)點，是一款優(yōu)秀的遠程通訊產品。所以本系統(tǒng)選用深圳賽遠的SYRSCM302為遠程監(jiān)控的通訊模塊。 綜合以上信息，并對先進除鹽水生產中對穩(wěn)定供水，集中控制，降低維護成本以及環(huán)保節(jié)能的工藝要求，該控制系統(tǒng)選擇工業(yè)控制計算機以工業(yè)以太網(wǎng)方式與Siemens57400 PLC控制器連接，以ET200M為從站，采用總線型檢測儀表和變頻器，并以SYRSCM302為遠程通訊模塊的方式，實現(xiàn)對溫度，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)場總線級實現(xiàn)數(shù)字量傳輸，信號傳送精度高，控制靈活性強，易于維護等特點，是今后除鹽水生產過程控制硬件系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。根據(jù)設計情況，I/。系統(tǒng)I/O點數(shù)統(tǒng)計表 D1 DO AI RI AO 915 224 162 63 14 根據(jù)統(tǒng)計出來的I/O點數(shù)，并按照現(xiàn)場需求15%。 系統(tǒng)硬件配置表 序號名稱類型描述數(shù)量單位1S7400機架6ES7400IJA010AA0 UR2用于中央控制器和擴展單元，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開關量輸入模塊6ES73211BLOOOAAOSM321，32點輸入，24VDC65塊9開關量輸出模塊6ES73221BLOOOAAOSM322，32點輸出18塊10模擬量輸入模塊6ES73317KF020AB0SM331，8點輸入，9/12/14位分辨率23塊11熱電阻模塊6ES73317PFO10AB0SM331, 8點輸入，用于熱電阻9塊12模擬量輸出模塊6ES73325HFOOOABOSM332, 8點輸出2塊根據(jù)系統(tǒng)選擇及以上硬件配置。該系統(tǒng)選用三臺工業(yè)控制計算機，其中一臺作為工程師站，兩臺作為操作員站，這三臺工業(yè)控制計算機通過交換機，用工業(yè)以太網(wǎng)與Siemens 57400主站的以太網(wǎng)模塊相連，進行通訊。遠程I/O選用ET200M，通過ProfibusDP總線與Siemens 57400主站的PLC自帶DP口連接，進行數(shù)據(jù)通訊。四臺生水加壓泵由變頻器控制，直接通過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，并且可以省略信號線，節(jié)約成本的同時，減少故障點。反滲透系統(tǒng)和PH值調節(jié)系統(tǒng)都是采用單獨的S 7200系統(tǒng)進行控制，通過EM277，利用DP總線與Siemens 57400主站的DP模塊連接，進行數(shù)據(jù)交換。流量計，壓力變送器，液位計等總線型儀器儀表，也是通過DP總線與Siemens 57400主站的DP模塊連接，將相關的AI點全部省略，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通過信號線連接，然后傳輸至Siemens S7400主站，進行數(shù)據(jù)處理。遠程通訊方面，分別在主控室和工程師辦公室設置一臺SYRSCM302模塊，兩臺模塊分別連接至Internet，在主控室內的SYRSCM302模塊的LAN端接入到主控室的交換機上，這樣在主控室內的操作員將SYRSCM302給電后，工程師就可以用工程師辦公室內的計算機，并通過賽遠的SYRCS軟件進行設置網(wǎng)絡，可以達到對現(xiàn)場的多臺PLC進行監(jiān)控的目的。針對工程師無法及時到達現(xiàn)場，并且不在工程師辦公室的情況，賽遠的SYRCS軟件在本地沒有SYRSCM302模塊的情況下，通過設置，對現(xiàn)場的一臺PLC進行監(jiān)控，臨時解決部分問題。3. 2硬件模擬平臺根據(jù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡圖以及硬件配置和實驗室的實際情況。在硬件實驗平臺搭建中，將實驗室現(xiàn)有的兩臺DP總線型流量計，兩臺DP總線型壓力變送器，兩臺6SE70變頻器等總線設備連接至DP通訊模塊。將六套ET200M I/O機架連接至主站的S7400處理器自帶的DP接口上。將兩套低壓開關箱內的斷路器，接觸器等信號接入ET200M的DI, DO模塊中。將兩套PT 100熱電阻接入ET200M的AI模塊中。將一臺調節(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)控制計算機通過交換機用工業(yè)以太網(wǎng)與57400主站的處理器自帶的以太網(wǎng)接口連接，作用程序調試使用。將1 SYRSCM302模塊的Lanl以太網(wǎng)接口連接至交換機上，與57400處理器進行通訊，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)計算機上，Lang以太網(wǎng)接口與Internet連接，模擬遠程數(shù)據(jù)訪問功能。圖3. 2除鹽水生產過程控制系統(tǒng)硬件實驗平臺圖4除鹽水生產過程控制規(guī)劃4. 1出水電導率控制器規(guī)劃 反滲透工藝流程是一個相當復雜的控制過程。這是因為影響這個過程的因素很多，如生水取水地的地質環(huán)境變化、季節(jié)變化以及生產過程中的溫度等等，這些因素對系統(tǒng)造成的影響難以掌握規(guī)律，所以對其進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題，可以根據(jù)除鹽水生產的經驗進行分析，并且通過模擬仿真來進行驗證，在此基礎上，設計出一個二維模糊控制器，對除鹽水生產過程進行模糊控制。在進行模糊控制過程中，為了減小電導率檢鋇(所產生的誤差和有利于檢測變量的模糊化，將預脫鹽水的電導率作為模糊控制的檢測對象。在除鹽水生產過程中，反滲透濃水的總流量，在正常生產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，就可以達到控制回到濃水箱濃鹽水量的目的。同時，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水，其電導率對預脫鹽水電導率有直接影響。所以本控制系統(tǒng)設計對反滲透濃鹽水排放調節(jié)閥進行控制，達到控制反滲透流量的目的。 模糊控制是將模糊系統(tǒng)理論與自動控制技術相結合的產物，是以模糊集合理論為基礎的一種新興的控制手段。在近些年來，模糊控制技術經過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際應用中被發(fā)展出來。 模糊控制的核心就是利用自然語言來描述被控制系統(tǒng)，利用模糊集合理論和模糊規(guī)則推理，將系統(tǒng)的模糊知識進行擬人的知識處理，并實現(xiàn)對復雜的，以建模的系統(tǒng)進行優(yōu)化控制。在控制過程中，以計算機語言描述人類知識，并把計算機語言表示成模糊規(guī)則或關系，通過推理、并利用現(xiàn)有知識庫，把某些知識與過程狀態(tài)結合起來，構成一套最優(yōu)的模糊控制策略。在近幾年來，將模糊集合理論應用于自動控制系統(tǒng)中，得到了飛速的發(fā)展，對于一些時變的，非線性的的復雜系統(tǒng)，精確的數(shù)學模型無法建立，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)學模型，而人文系統(tǒng)，經濟系統(tǒng)和醫(yī)學，心理系統(tǒng)等，更是難以建立精確的數(shù)學模型。但是，這些系統(tǒng)卻有大量的可以用語言來規(guī)定的性能指標信息，這些重要的先驗信息已能用定性的形式表示。同時，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)的控制理論來實現(xiàn)控制。雖然此類系統(tǒng)很難用常規(guī)的控制理論來實現(xiàn)控制，但是由系統(tǒng)中的操作人員來控制卻是容易做到的，這是因為操作人員具有主觀的，長期的經驗以及個人的思維，他們能夠這些，用語言或者自認為適當?shù)膶Σ邅硗瓿煽刂迫蝿?，于是，控制系統(tǒng)的設計人員就利用這類系統(tǒng)中操作人員的長期積累的經驗，并運用模糊集合理論，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的模糊控制器就產生了。模糊控制理論是控制思想的一次深刻的變革，標志著人工智能發(fā)展到了一個新的階段。 現(xiàn)今智能化控制領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)控制及其他的領域中，由于無法建模而難己通過傳統(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，其已經引起了越來越多研究人員和相關領域的設計開發(fā)人員的興趣。4. 1. 2電導率模糊控制器的規(guī)劃 (l)基本二維模糊控制器的設計系統(tǒng)根據(jù)采樣周期進行采樣，采集被控制對象的精確值，再比較所采集到的被控制對象的精確值和系統(tǒng)給定值，計算出控制量誤差e