CN117434988A - 水平衡控制方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水平衡控制方法、装置及系统，涉及水平衡控制技术领域，应用于无酸除鳞系统，包括工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱和旋转分离器，旋转分离器用于对从工作液回水区至过滤水箱的工作液进行分离；方法包括：响应水平衡控制信号，获取无酸除鳞系统的目标水槽对应的液位设定值和液位监测值，确定液位偏差变化数据，并根据模糊推理规则确定对应的参数调整值，根据对应的工作参数对执行机构进行控制。其中，本发明采用模糊推理方法实现对执行机构的工作参数进行调整，不仅可以对无酸除鳞系统的各水箱进行稳定的水平衡控制，还可以满足液位的平衡和输出至旋转分离器内的工作液流量平稳的要求。
Description
技术领域
本发明涉及水平衡控制技术领域，尤其涉及一种水平衡控制方法、装置及系统。
背景技术
随着人们的环保意识不断提高，和国家对环境治理的力度不断增加，传统的钢材表面酸洗除鳞工艺已经逐渐被市场所限制和边缘化。无酸除鳞工艺凭借其相对比较环保的优势，逐渐兴起和被市场所接受。无酸除鳞技术中需要保证水平衡，现有技术使用PID控制策略实现水平衡控制。
其中，传统的无酸除鳞工艺有干式抛丸、干式喷砂、砂带打磨等，而湿式抛砂技术，凭借其独特的优势，已经成为新兴无酸除鳞技术中，比较典型的代表。湿式抛砂，其使用主要原料为硬质金属固体颗粒、工业水和防锈剂，三者呈一定的比例混合，然后在单位时间内输送合适的总量至涡轮机内，然后通过涡轮机内的叶轮和叶片，对混合物进行加速，再定向喷射至钢材表面。然后，通过完善和稳定的过滤系统，对钢砂和工作液（工业水和防锈剂）进行回收和循环利用。整个湿式抛砂循环工艺中，工作液为钢砂混合、氧化皮分离等的介质，起到了至关重要的作用，因此，湿式抛砂机组的水平衡为其核心技术之一。
由于湿式抛砂技术为目前新兴技术，因此，无法找到比较贴近的现有技术。但是，一般的水平衡控制工艺，是根据蓄水箱内的液位高低，对水泵的开关或者转速进行控制。主要有以下几点：1.采用定量开关控制、2.采用简单的比例控制等，而这些方案液位控制精度不高或液位波动较大，无法满足湿式抛砂机组的工艺要求。3.目前还涉及采用PID控制或模糊控制系统进行水平衡控制，然而，常规的PID控制的P、I、D的参数设置和调整非常繁琐，某些场景其工作液输入量持续变动，参数又需要重新调整，往往达不到最优。传统的模糊处理导致系统的控制精度和动态品质变差，不擅长定量的高精度控制系统，因此不适用于湿式抛砂机组。
综上，现有技术无法实现湿式抛砂机组内水平衡的稳定控制。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水平衡控制方法、装置及系统，可以对无酸除鳞系统的工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱进行稳定的水平衡控制，满足液位的平衡和输出至旋转分离器内的工作液流量平稳的要求。
第一方面，本发明实施例提供了一种水平衡控制方法，该方法应用于无酸除鳞系统，无酸除鳞系统包括工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱和旋转分离器，旋转分离器设置在过滤水箱和工作液回水区之间，用于对从工作液回水区至过滤水箱的工作液进行分离；工作液回水区与工作液输入区连接，用于向工作液输入区提供工作液；该方法用于对无酸除鳞系统的工作液回水区、过滤水箱或工作液输入区的水平衡进行控制，以及，对经旋转分离器的工作液的流量和压力进行控制，方法包括：对无酸除鳞系统的目标水槽进行液位监测；响应水平衡控制信号，获取无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值；目标水槽包括过滤水箱、工作液回水区或工作液输入区；基于液位设定值和液位监测值确定液位偏差变化数据，并根据预设的模糊推理规则，确定液位偏差变化数据对应的参数调整值；根据参数调整值确定水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数；根据工作参数对执行机构进行控制，以使目标水槽的液位满足液位设定值；以及，使经旋转分离器的工作液的流量和压力满足预设的流量阈值和压力阈值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，基于液位设定值和液位监测值确定液位偏差变化数据，并根据预设的模糊推理规则，确定液位偏差变化数据对应的参数调整值的步骤，包括：计算液位监测值与液位设定值之间的液位高度偏差值，并计算液位高度偏差值对应的偏差变化率；将液位高度偏差值和偏差变化率确定为液位偏差变化数据，并将液位偏差变化数据输入至预先设置的模糊推理器中，根据模糊推理器预先设置的模糊推理规则确定执行机构控制器的控制器参数；计算控制器参数相比于预设的控制器初始参数的参数调整值，得到液位偏差变化数据对应的参数调整值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，执行机构控制器包括PID控制器；根据参数调整值确定水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数的步骤，包括：将参数调整值输入至PID控制器中，通过PID控制器根据参数调整值计算执行机构的工作参数。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，水平衡控制信号用于指示无酸除鳞系统的工作模式；方法还包括：基于水平衡控制信号，确定当前工作模式指示的液位监测频率和控制程序；控制程序根据当前工作模式指示的执行机构的数量、种类及当前工作模式对应的水槽的容量和横截面积确定；根据控制程序确定模糊推理规则，以及，基于液位监测频率采集液位监测值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，水平衡控制信号包括过滤水箱水平衡控制信号；获取无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值的步骤，包括：基于过滤水箱水平衡控制信号，获取过滤水箱的液位监测值，以及，过滤水箱对应的液位设定值；过滤水箱的液位监测值基于工作液回水区和工作液输入区对应的液位循环量确定；根据参数调整值确定水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数的步骤，包括：根据参数调整值计算过滤水箱对应的执行机构的供水量工作参数。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，水平衡控制信号包括工作液回水区水平衡控制信号；获取无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值的步骤，包括：基于工作液回水区水平衡控制信号，获取工作液回水区的液位监测值，以及，工作液回水区对应的液位设定值；工作液回水区的液位监测值基于工作液输入区和过滤水箱对应的液位循环量确定；根据参数调整值确定水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数的步骤，包括：根据参数调整值计算工作液回水区对应的执行机构的工作频率参数。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，水平衡控制信号包括工作液供水信号；获取无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值的步骤，包括：基于工作液供水信号，获取工作液输入区对应的工作液负载监测值，得到液位监测值；以及，获取工作液输入区对应的工作液负载设定值，得到液位设定值；工作液输入区的工作液负载监测值基于过滤水箱对应的液位供给量确定；根据参数调整值确定水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数的步骤，包括：根据参数调整值计算工作液输入区对应的执行机构的供给量参数。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，该方法还包括：对过滤水箱的供水水位进行监控；当供水水位满足预设的供水阈值时，停止控制执行机构。
第二方面，本发明实施例还提供一种水平衡控制装置，该装置应用于无酸除鳞系统，无酸除鳞系统包括工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱和旋转分离器，旋转分离器设置在过滤水箱和工作液回水区之间，用于对从工作液回水区至过滤水箱的工作液进行分离；工作液回水区与工作液输入区连接，用于向工作液输入区提供工作液；该装置用于对无酸除鳞系统的工作液回水区、过滤水箱或工作液输入区的水平衡进行控制，以及，对经旋转分离器的工作液的流量和压力进行控制，该装置包括：监测模块，用于对无酸除鳞系统的目标水槽进行液位监测；数据获取模块，用于响应水平衡控制信号，获取无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值；目标水槽包括过滤水箱、工作液回水区或工作液输入区；计算模块，用于基于液位设定值和液位监测值确定液位偏差变化数据，并根据预设的模糊推理规则，确定液位偏差变化数据对应的参数调整值；执行模块，用于根据参数调整值确定水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数；控制模块，用于根据工作参数对执行机构进行控制，以使目标水槽的液位满足液位设定值；以及，使经旋转分离器的工作液的流量和压力满足预设的流量阈值和压力阈值。
第三方面，本发明实施例还提供一种水平衡控制系统，其中，该水平衡控制系统的控制器设置有上述水平衡控制装置，用于执行上述水平衡控制方法。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供的一种水平衡控制方法、装置及系统，通过对无酸除鳞系统的目标水槽进行液位监测，响应水平衡控制信号，获取无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值；目标水槽包括过滤水箱、工作液回水区或工作液输入区；基于液位设定值和液位监测值确定液位偏差变化数据，并根据预设的模糊推理规则，确定液位偏差变化数据对应的参数调整值；根据参数调整值确定水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数；根据工作参数对执行机构进行控制，以使目标水槽的液位满足液位设定值；以及，使经旋转分离器的工作液的流量和压力满足预设的流量阈值和压力阈值。采用模糊推理方法实现对执行机构的工作参数进行调整，可以对无酸除鳞系统的工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱进行稳定的水平衡控制，满足液位的平衡和输出至旋转分离器内的工作液流量平稳的要求。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种无酸除鳞系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种水平衡控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的另一种水平衡控制方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种水平衡控制装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种水平衡控制装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种PID控制原理图；
图8为本发明实施例提供的一种模糊控制器的模型示意图；
图9为本发明实施例提供的一种模糊控制器原理图；
图10为本发明实施例提供的一种PID参数自适应模糊控制器系统框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的一种水平衡控制方法、装置及系统，可以对无酸除鳞系统的工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱进行稳定的水平衡控制，满足液位的平衡和输出至旋转分离器内的工作液流量平稳的要求，还适用于湿式抛砂机组，实现湿式抛砂机组内水平衡的稳定控制。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种水平衡控制方法进行详细介绍。在具体实现时，本发明实施例提供的水平衡控制方法应用于无酸除鳞系统，在于对无酸除鳞系统进行水平衡控制。其中， 无酸除鳞系统包括工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱和旋转分离器，旋转分离器设置在过滤水箱和工作液回水区之间，用于对从工作液回水区至过滤水箱的工作液进行分离；工作液回水区与工作液输入区连接，用于向工作液输入区提供工作液。参照图1，图1示出了本发明实施例对应的无酸除鳞系统的结构示意图，图1中示出了工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱和旋转分离器的相对位置，其中，1为本发明实施例的工作液回水区，2为工作液输入区，3为过滤水箱，1-1为工作液回水区对应的回水泵（也即相应执行机构），用于将工作液回水区中的工作液输送至旋转分离器（图1中未示出，设置于回水泵1-1和过滤水箱3之间）；3-1为过滤水箱对应的供水泵（也即相应执行机构），用于将过滤水箱3内的液体输送至工作液输入区2，用于按照设定的转速进行工作，将定量的工作液以设定的水压工作砂水混合工艺，最终供给到湿式抛丸机内的涡轮机（图1中未示出），定向喷射到钢材上进行除鳞。
在具体实现时，无酸除鳞包括湿式抛丸技术，其中，湿式抛砂系统机组在除鳞过程中，会将一定数量的工作液输送至处理单元（也即工作液输入区2），通过涡轮机、清洗喷管等方式喷射在钢材表面，然后经过底部水槽（位于工作液输入区2下方）收集，再由回水泵1-1输送至旋转分离器。其中，绝大部分的工作液由旋转分离器顶部输送至过滤系统（也即过滤水箱3），少量工作液跟回收后的钢砂流入底部水槽钢砂沉淀区（位于工作液输入区2下方）。由于除鳞时的工艺需要，通常输送至处理单元内涡轮机和喷管处的水压流量和压力都比较均衡、稳定，这些水泵在正常工作时不会改变流量和压力。但是，从微分和积分考虑，输入至处理单元内的工作液流量还是会有微量的波动，而且误差不断在累积。
基于此，本发明实施例提供一种水平衡控制方法，用于对无酸除鳞系统的工作液回水区、过滤水箱或工作液输入区的水平衡进行控制，以及，对经旋转分离器的工作液的流量和压力进行控制。图2示出了本发明实施例提供的一种水平衡控制方法的流程图，如图2所示，具体的，该方法包括以下步骤：
步骤S100，对无酸除鳞系统的目标水槽进行液位监测。
步骤S102，响应水平衡控制信号，获取无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值。
步骤S104，基于液位设定值和液位监测值确定液位偏差变化数据，并根据预设的模糊推理规则，确定液位偏差变化数据对应的参数调整值。
具体地，本发明实施例的目标水槽包括过滤水箱3、工作液回水区1或工作液输入区2。在具体实现时，对无酸除鳞系统的过滤水箱、工作液回水区或工作液输入区进行液位监测，并在液位不满足条件时，响应水平衡控制信号。其中，本发明实施例可以自动响应水平衡控制信号以进行水平衡控制，也可以是人为提供开关信号，再响应该开关信号指示的水平衡控制信号，进而进行水平衡控制。
在具体实现时，基于响应的水平衡控制信号获取当前目标水槽对应的液位设定值和当前液位检测值，基于此，确定相应的液位偏差情况，计算液位偏差变化数据，再根据预先设置的模糊推理规则对液位偏差变化数据进行模糊推理，得到当前目标水槽对应的执行机构的参数调整值。基于此，对相应执行机构的工作参数进行调整，从而自动调节执行机构对应的工作液流量，以保证无酸除鳞系统的目标水槽的液位平衡。
步骤S106，根据参数调整值确定水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数。
步骤S108，根据工作参数对执行机构进行控制，以使目标水槽的液位满足液位设定值；以及，使经旋转分离器的工作液的流量和压力满足预设的流量阈值和压力阈值。
本发明实施例对无酸除鳞系统进行水平衡控制，其中包括工作液输入区、工作液回水区和过滤水箱对应的液位平衡，其中，参照图1中A区域为主要关注的水平衡控制区域，即，保证工作液回水区1的工作液的动态平衡。由于工作液从工作液输入区2输出后落入工作液回水区1，再进入过滤水箱3，并由过滤水箱3向工作液输入区2提供工作液，以使工作液的混合比例满足一定条件。其中，湿式抛砂技术使用的主要原料为硬质金属固体颗粒、工业水和防锈剂，三者呈一定的比例混合，基于此，本发明实施例为了维持上述工作液来回循环之间的动态平衡，对目标水槽的液位进行监测，并对执行机构（如相应水泵）进行调整，以保证无酸除鳞系统的液位平衡，从而使工作液混合比例可以满足工艺要求。
具体地，除了使目标水槽的液位满足预设的液位设定值外，本发明实施例还在进行水平衡控制的同时，基于调整的执行机构的工作参数，可以使经旋转分离器的工作液的流量和压力满足预设的流量阈值和压力阈值。
本发明实施例提供的一种水平衡控制方法，采用模糊推理方法实现对执行机构的工作参数进行调整，可以对无酸除鳞系统的工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱进行稳定的水平衡控制，满足液位的平衡和输出至旋转分离器内的工作液流量平稳的要求。
为了便于理解，在上述发明实施例的基础上，本发明实施例还提供了另一种水平衡控制方法，图3示出了本发明实施例提供的另一种水平衡控制方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤S200，对无酸除鳞系统的目标水槽进行液位监测。
步骤S202，响应水平衡控制信号，获取无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值。
步骤S204，计算液位监测值与液位设定值之间的液位高度偏差值，并计算液位高度偏差值对应的偏差变化率。
步骤S206，将液位高度偏差值和偏差变化率确定为液位偏差变化数据，并将液位偏差变化数据输入至预先设置的模糊推理器中，根据模糊推理器预先设置的模糊推理规则确定执行机构控制器的控制器参数。
步骤S208，计算控制器参数相比于预设的控制器初始参数的参数调整值，得到液位偏差变化数据对应的参数调整值。
其中，本发明实施例对目标水槽进行液位监测，如对工作液回水区、过滤水箱和工作液输入区分别进行液位监测。当目标水槽的液位不满足预设条件时，本发明实施例基于获取到的液位设定值和当前的液位监测值计算偏差变化率，进而确定执行机构控制器的控制器参数，以确定对应的执行机构的工作参数，以对该目标水槽进行水平衡控制。具体的，执行机构控制器包括PID控制器，本发明实施例基于PID控制器实现水平衡控制。
步骤S210，将参数调整值输入至PID控制器中，通过PID控制器根据参数调整值计算执行机构的工作参数。
具体地，基于以上情况，本发明实施例针对无酸除鳞机组的水平衡，以对 PID 控制和模糊控制理论深入研究的基础上，设计模糊PID控制器。在具体实现时，首先设定常规PID控制器控制参数(比例．积分、微分系数)的初值；然后根据控制经验知识设计控制规则；以索统偏益（液位高度差）和偏差变化（液位高度差变化差率）为输入，进行在线推理；之后，输出常规 PID控制器比例、积分，微分系数的修正值，从而实现将两种控制算法的有机结合起来、取长补短。其中，本发明实施例利用模糊控制+PID+系统自整定，可以满足无酸除鳞机组的水平衡控制，保证低水槽内的液位平稳。
在具体实现时，本发明实施例的目的在于利用西门子S7-1500的模糊自整定PID控制来实现无酸除鳞机组内水平衡的稳定控制。主要由参数可调整的PID控制器和模糊推理器两部分组成。PID为“比例（proportional）、积分（integral）、微分（derivative），再结合模糊控制方法，对无酸除鳞机组流量进行过程变量的闭环控制。其中，通过将目标水槽内液位高度偏差值e和偏差变化率ec作为模糊控制器的两个输入量（e=r-y,ec=de/dt，r表示液位反馈值，y表示液位设定值）；以PID中的Kp、Ki和Kd为输出。
其中，本发明实施例采用模糊推理方法实现对Kp、Ki和Kd的调整（即进行自适应的整定和精细整定并得到PID参数），以满足不同时刻偏差e和偏差变化率ec对PID参数自整定的要求。其中，理想连续PID控制作用可用下式描述：
或者，使用下式描述：
式中，为比例放大系数（又称为比例增益）；/>为积分时间；/>为微分时间；/>为设定值/>和测量值/>的偏差；/>；/>为使偏差趋于零时的稳态控制输出，即控制作用的初始稳态值。图7示出了本发明实施例提供的一种PID控制原理图，其中对根据预设的模糊推理规则，确定液位偏差变化数据对应的参数调整值的步骤进行说明。图8示出了对应的模糊控制器的模型示意图；图9示出了模糊控制器原理图，图10示出了PID参数自适应模糊控制器系统框图。其中，各个示意图分别对自适应的整定和精细整定并得到PID参数的过程进行说明，G(s)为控制器的调整参数，y用于指示被控对象（也即相应执行机构）。
其中，由于除鳞时的工艺需要，通常输送至处理单元（工作液输入区2）内涡轮机和喷管处的水压流量和压力都比较均衡、稳定，这些水泵在正常工作时不会改变流量和压力。但是，从微分和积分考虑，输入至处理单元内的工作液流量还是会有微量的波动，而且误差不断在累积。故，本发明实施例在无酸除鳞系统工作过程中对各个水槽（过滤水箱、工作液回水区或工作液输入区）的液位进行监测，以使水压流量、压力达到均衡、稳定。
其中，水平衡控制信号用于指示无酸除鳞系统的工作模式；在具体实现时，本发明实施例还：基于水平衡控制信号，确定当前工作模式指示的液位监测频率和控制程序；控制程序根据当前工作模式指示的执行机构的数量、种类及当前工作模式对应的水槽的容量和横截面积确定；根据控制程序确定模糊推理规则，以及，基于液位监测频率采集液位监测值。具体地，本发明实施例利用模糊自整定PID控制来实现无酸除鳞机组内水平衡的稳定控制。不同的工作模式下处于工作模式的执行机构不同，首先，本发明实施例可以先通过操作人员进行工作模式的手动切换，来让PLC系统根据无酸除鳞机组不同工作模式下，水平衡工况的切换。对应于当前工作模式，则基于当前工作模式下的水平衡控制信号，确定当前工作模式指示的液位监测频率和控制程序。例如在，清洗模式下，有一套模糊自整定PID控制程序；然后，在正常的循环模式下，还有另一套模糊自整定PID控制程序。两者差别的主要原因是，清洗、循环模式下，工作的水泵数量和种类不同，造成水流量和系统运行特点完全不一样。其次，根据水泵的工艺和输入水泵的流量范围（55升/秒和245升/秒），以及回水仓的容积5m³和截面积4㎡，其中，可以将采样时间T（也即液位检测频率）设置为1秒和0.2秒，主要是保证每个间隔采样周期内，液位波动不能太大（＞50mm）。下述表1示出了本发明实施例的无酸除鳞系统在不同工作模式下的水槽的容量和横截面积：
表1：
步骤S212，根据工作参数对执行机构进行控制，以使目标水槽的液位满足液位设定值；以及，使经旋转分离器的工作液的流量和压力满足预设的流量阈值和压力阈值。
在具体实现时，对钢材进行除鳞操作时需保证工作液回水区的液位平衡，对应的，水平衡控制信号包括工作液回水区水平衡控制信号，对此，在保证工作液回水区的工作液动态平衡时，本发明实施例基于工作液回水区水平衡控制信号，获取工作液回水区的液位监测值，以及，工作液回水区对应的液位设定值。工作液回水区的液位监测值基于工作液输入区和过滤水箱对应的液位循环量确定，其中，工作液输入区对钢材除鳞处理后，工作液会落入底部水槽再进入工作液回水区1，而工作液回水区1的工作液会经旋转分离器进入过滤水箱3。进一步地，再根据上述步骤S204进行计算，以确定参数调整值，进而根据参数调整值计算工作液回水区对应的执行机构的工作频率参数，以基于该工作参数对工作液回水区对应的执行机构（也即回水泵1-1）进行控制，以使目标水槽的液位满足液位设定值；以及，使经旋转分离器的工作液的流量和压力满足预设的流量阈值和压力阈值。
其中，为了维持上述工作液来回循环之间的动态平衡，本发明实施例中，回水泵1-1被设置为变频泵，可以根据工作液回水区1液位高度的变化，来自动调节水泵流量，以起到液位平衡的目的。同时，由于回水泵1-1出口连接旋转分离器，为保证旋转分离器的分离效果稳定，进入旋转分离器的工作液的流量和压力都要保持比较稳定。所以，本发明实施例希望通过保持工作液回水区1液位平稳的方式，来保证旋转分离器入口流量的稳定性。其中，各个水槽（工作液输入区、工作液回水区、过滤水槽）的相应液位设定值可以根据需求设置。
此外，水平衡控制信号包括工作液供水信号，其中，工作液输入区的水平衡通过对供水泵3-1进行控制。在具体实现时，基于工作液供水信号，获取工作液输入区对应的工作液负载监测值，得到液位监测值；以及，获取工作液输入区对应的工作液负载设定值，得到液位设定值。工作液输入区的工作液负载监测值基于过滤水箱对应的液位供给量确定，之后确定对应的参数调整值，再根据参数调整值计算工作液输入区对应的执行机构的供给量参数。其中，设备正常运行时，供水泵3-1按照设定的转速进行工作，将定量的工作液以设定的水压工作砂水混合工艺，最终供给到湿式抛丸机内的涡轮机（也即工作液输入区），定向喷射到钢材上进行除鳞。由于砂水混合时，存在钢砂和工作液的总量波动，操作人员对涡轮机有负载量的预设值。当涡轮机的负载偏低时，系统会自动增加供给总量；当涡轮机负载偏高时，系统会自动增加供给量。供给量的数量控制，由系统设置在工作液接收水槽（位于工作液输入区下侧）底部的流量控制器（也即对应的执行机构）来决定。需要增加供给量，则加大控制器开口，增加流量和水压；减少供给量时，减小开口，减少流量和水压，所增大、减小的供给量为上述供给量执行机构的供给量参数。其中，对工作液输入区2的水平衡控制本质跟A内一样，也是利用模糊控制+PID控制+系统自整定。
进一步地，无酸除鳞机组内部除设置有变频水泵（如回水泵1-1）外，还设置有液位传感器，来对各水箱内的液位进行比较稳定的控制，满足液位的平衡和输出至旋转分离器内的工作液流量平稳，以起到比较良好的旋转分离效果。同时，对于输入的流量的变化，进行及时的调整，不会造成工作液的溢出或者水箱内部抽空。具体地，水平衡控制信号还包括过滤水箱水平衡控制信号，即，对过滤水箱3进行水平衡控制。
除鳞过程中，无酸除鳞系统的工作液输入区使用工作液对钢材除鳞，即无酸除鳞机组系统内部工作液会慢慢减少。由于图1所示的A区域内有水平衡控制，可以认为工作液回收区1内的液位始终保持不变，只有过滤水箱3内的工作液会减少。对应的，本发明实施例基于过滤水箱水平衡控制信号，获取过滤水箱的液位监测值，以及，过滤水箱对应的液位设定值。过滤水箱的液位监测值基于工作液回水区和工作液输入区对应的液位循环量确定，该液位循环量用于表示工作液回水区1向过滤水箱3的工作液输入量，以及过滤水箱3向工作液输入区2提供工作液供给量的工作液输出量对应的循环。进而确定对应的参数调整值后，根据对应的参数调整值计算过滤水箱对应的执行机构（也即供水泵3-1）的供水量工作参数。
通常，过滤水箱3内的液位可以满足预设时间段的除鳞处理，故，可以在设定时间对过滤水箱3的液位进行监测，如一定时间周期后对过滤水箱3进行补水控制。在具体实现时，可以在过滤水箱3内设置液位传感器，随着液位减少后，当液位降低到一定数值，系统判定整个机组内缺水，需要补水，系统会将补充水添加到过滤水箱内。具体地，通过对过滤水箱的供水水位进行监控，当供水水位满足预设的供水阈值时，停止控制执行机构。其中，添加量可以定时添加，例如添加5分钟，若5分钟后还是有低水位报警，则再添加5分钟，直至低水位报警取消。也可以定量添加，在补水口设置有流量计，按照设定的补充量来进行添加。
本发明实施例提供的另一种水平衡控制方法，针对无酸除鳞机组的水平衡，以对PID 控制和模糊控制理论深入研究的基础上，设计模糊PID控制器。基于模糊PID控制器对无酸除鳞系统的工作液回水区、工作液输入区、过滤水槽的水平衡进行精准控制，利用模糊控制+PID+系统自整定，将两种控制算法的有机结合起来、取长补短，可以满足无酸除鳞机组的水平衡控制，保证低水槽内的液位平稳，通过过滤水箱内的液位变化，来控制系统内工业水的添加，同时也保证回水泵进入旋转分离器内的流量和压力平稳。
进一步的，本发明实施例还提供一种水平衡控制装置，该装置应用于无酸除鳞系统，无酸除鳞系统包括工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱和旋转分离器，旋转分离器设置在过滤水箱和工作液回水区之间，用于对从工作液回水区至过滤水箱的工作液进行分离；工作液回水区与工作液输入区连接，用于向工作液输入区提供工作液。其中，本发明实施例提供的一种水平衡控制装置用于对无酸除鳞系统的工作液回水区、过滤水箱或工作液输入区的水平衡进行控制，以及，对经旋转分离器的工作液的流量和压力进行控制。具体的，图4示出了本发明实施例提供的一种水平衡控制装置的结构示意图，如图4所示，该装置包括：监测模块100，用于对无酸除鳞系统的目标水槽进行液位监测；数据获取模块200，用于响应水平衡控制信号，获取无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测。目标水槽包括过滤水箱、工作液回水区或工作液输入区。计算模块300，用于基于液位设定值和液位监测值确定液位偏差变化数据，并根据预设的模糊推理规则，确定液位偏差变化数据对应的参数调整值。执行模块400，用于根据参数调整值确定水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数。控制模块500，用于根据工作参数对执行机构进行控制，以使目标水槽的液位满足液位设定值；以及，使经旋转分离器的工作液的流量和压力满足预设的流量阈值和压力阈值。
本发明实施例所提供的一种水平衡控制装置，其实现原理及产生的技术效果和前述水平衡控制方法实施例相同，为简要描述，水平衡控制装置实施例部分未提及之处，可参考前述水平衡控制方法实施例中相应内容。
进一步的，本发明实施例还提供另一种水平衡控制装置，图5示出了本发明实施例提供的另一种水平衡控制装置的结构示意图，如图5所示，上述计算模块300，还用于计算液位监测值与液位设定值之间的液位高度偏差值，并计算液位高度偏差值对应的偏差变化率；将液位高度偏差值和偏差变化率确定为液位偏差变化数据，并将液位偏差变化数据输入至预先设置的模糊推理器中，根据模糊推理器预先设置的模糊推理规则确定执行机构控制器的控制器参数；计算控制器参数相比于预设的控制器初始参数的参数调整值，得到液位偏差变化数据对应的参数调整值。
其中，执行机构控制器包括PID控制器；上述执行模块400，还用于将参数调整值输入至PID控制器中，通过PID控制器根据参数调整值计算执行机构的工作参数。
进一步地，水平衡控制信号用于指示无酸除鳞系统的工作模式；该装置还包括数据处理模块600，用于基于水平衡控制信号，确定当前工作模式指示的液位监测频率和控制程序；控制程序根据当前工作模式指示的执行机构的数量、种类及当前工作模式对应的水槽的容量和横截面积确定；根据控制程序确定模糊推理规则，以及，基于液位监测频率采集液位监测值。
其中，水平衡控制信号包括过滤水箱水平衡控制信号；上述数据获取模块200，还用于基于过滤水箱水平衡控制信号，获取过滤水箱的液位监测值，以及，过滤水箱对应的液位设定值；上述执行模块400，还用于根据参数调整值计算过滤水箱对应的执行机构的供水量工作参数。
其中，水平衡控制信号包括工作液回水区水平衡控制信号；上述数据获取模块200，还用于基于工作液回水区水平衡控制信号，获取工作液回水区的液位监测值，以及，工作液回水区对应的液位设定值；执行模块400，还用于根据参数调整值计算工作液回水区对应的执行机构的工作频率参数。
其中，水平衡控制信号包括工作液供水信号；上述数据获取模块200，还用于基于工作液供水信号，获取工作液输入区对应的工作液负载监测值，得到液位监测值；以及，获取工作液输入区对应的工作液负载设定值，得到液位设定值；执行模块400，还用于根据参数调整值计算工作液输入区对应的执行机构的供给量参数。
进一步地，上述控制模块500，还用于对过滤水箱的供水水位进行监控；当供水水位满足预设的供水阈值时，停止控制执行机构。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供一种水平衡控制系统，该水平衡控制系统的控制器设置有上述水平衡控制装置，用于执行上述水平衡控制方法。
本发明实施例所提供的一种水平衡控制系统，其实现原理及产生的技术效果和前述水平衡控制方法实施例相同，为简要描述，水平衡控制系统实施例部分未提及之处，可参考前述水平衡控制方法实施例中相应内容。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述图2至图3任一所示的方法的步骤。本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述图2至图3任一所示的方法的步骤。本发明实施例还提供了一种电子设备的结构示意图，如图6所示，为该电子设备的结构示意图，其中，该电子设备包括处理器61和存储器60，该存储器60存储有能够被该处理器61执行的计算机可执行指令，该处理器61执行该计算机可执行指令以实现上述图2至图3任一所示的方法。在图6示出的实施方式中，该电子设备还包括总线62和通信接口63，其中，处理器61、通信接口63和存储器60通过总线62连接。
其中，存储器60可能包含高速随机存取存储器（RAM，Random Access Memory），也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口63（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线62可以是ISA（Industry StandardArchitecture，工业标准体系结构）总线、PCI（Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准）总线或EISA（Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结构）总线等，还可以是AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture，片上总线的标准）总线，其中，AMBA定义了三种总线，包括APB（Advanced Peripheral Bus）总线、AHB（Advanced High-performance Bus）总线和AXI（Advanced eXtensible Interface）总线。总线62可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
处理器61可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器61中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器61可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器61读取存储器中的信息，结合其硬件完成前述图2至图3任一所示的方法。本发明实施例所提供的一种水平衡控制方法、装置及系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种水平衡控制方法，其特征在于，所述方法应用于无酸除鳞系统，所述无酸除鳞系统包括工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱和旋转分离器，所述旋转分离器设置在所述过滤水箱和所述工作液回水区之间，用于对从所述工作液回水区至所述过滤水箱的工作液进行分离；所述工作液回水区与所述工作液输入区连接，用于向所述工作液输入区提供工作液；
所述方法用于对无酸除鳞系统的工作液回水区、过滤水箱或所述工作液输入区的水平衡进行控制，以及，对经所述旋转分离器的工作液的流量和压力进行控制，所述方法包括：
对所述无酸除鳞系统的目标水槽进行液位监测；
响应水平衡控制信号，获取所述无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值；所述目标水槽包括所述过滤水箱、所述工作液回水区或所述工作液输入区；
基于所述液位设定值和所述液位监测值确定液位偏差变化数据，并根据预设的模糊推理规则，确定所述液位偏差变化数据对应的参数调整值；
根据所述参数调整值确定所述水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数；
根据所述工作参数对所述执行机构进行控制，以使所述目标水槽的液位满足所述液位设定值；以及，使经所述旋转分离器的工作液的流量和压力满足预设的流量阈值和压力阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述液位设定值和所述液位监测值确定液位偏差变化数据，并根据预设的模糊推理规则，确定所述液位偏差变化数据对应的参数调整值的步骤，包括：
计算所述液位监测值与所述液位设定值之间的液位高度偏差值，并计算所述液位高度偏差值对应的偏差变化率；
将所述液位高度偏差值和所述偏差变化率确定为液位偏差变化数据，并将所述液位偏差变化数据输入至预先设置的模糊推理器中，根据所述模糊推理器预先设置的模糊推理规则确定执行机构控制器的控制器参数；
计算所述控制器参数相比于预设的控制器初始参数的参数调整值，得到所述液位偏差变化数据对应的参数调整值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述执行机构控制器包括PID控制器；根据所述参数调整值确定所述水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数的步骤，包括：
将所述参数调整值输入至所述PID控制器中，通过所述PID控制器根据所述参数调整值计算所述执行机构的工作参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平衡控制信号用于指示所述无酸除鳞系统的工作模式；所述方法还包括：
基于所述水平衡控制信号，确定当前工作模式指示的液位监测频率和控制程序；所述控制程序根据当前工作模式指示的执行机构的数量、种类及当前工作模式对应的水槽的容量和横截面积确定；
根据所述控制程序确定模糊推理规则，以及，基于所述液位监测频率采集所述液位监测值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平衡控制信号包括过滤水箱水平衡控制信号；获取所述无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值的步骤，包括：
基于所述过滤水箱水平衡控制信号，获取所述过滤水箱的液位监测值，以及，所述过滤水箱对应的液位设定值；所述过滤水箱的液位监测值基于所述工作液回水区和所述工作液输入区对应的液位循环量确定；
根据所述参数调整值确定所述水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数的步骤，包括：
根据所述参数调整值计算所述过滤水箱对应的执行机构的供水量工作参数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平衡控制信号包括工作液回水区水平衡控制信号；获取所述无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值的步骤，包括：
基于所述工作液回水区水平衡控制信号，获取所述工作液回水区的液位监测值，以及，所述工作液回水区对应的液位设定值；所述工作液回水区的液位监测值基于所述工作液输入区和所述过滤水箱对应的液位循环量确定；
根据所述参数调整值确定所述水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数的步骤，包括：
根据所述参数调整值计算所述工作液回水区对应的执行机构的工作频率参数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平衡控制信号包括工作液供水信号；获取所述无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值的步骤，包括：
基于所述工作液供水信号，获取所述工作液输入区对应的工作液负载监测值，得到所述液位监测值；以及，获取所述工作液输入区对应的工作液负载设定值，得到所述液位设定值；所述工作液输入区的工作液负载监测值基于所述过滤水箱对应的液位供给量确定；
根据所述参数调整值确定所述水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数的步骤，包括：
根据所述参数调整值计算所述工作液输入区对应的执行机构的供给量参数。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述过滤水箱的供水水位进行监控；
当所述供水水位满足预设的供水阈值时，停止控制所述执行机构。
9.一种水平衡控制装置，其特征在于，所述装置应用于无酸除鳞系统，所述无酸除鳞系统包括工作液输入区、工作液回水区、过滤水箱和旋转分离器，所述旋转分离器设置在所述过滤水箱和所述工作液回水区之间，用于对从所述工作液回水区至所述过滤水箱的工作液进行分离；所述工作液回水区与所述工作液输入区连接，用于向所述工作液输入区提供工作液；
所述装置用于对无酸除鳞系统的工作液回水区、过滤水箱或所述工作液输入区的水平衡进行控制，以及，对经所述旋转分离器的工作液的流量和压力进行控制，所述装置包括：
监测模块，用于对所述无酸除鳞系统的目标水槽进行液位监测；
数据获取模块，用于响应水平衡控制信号，获取所述无酸除鳞系统的目标水槽中的液位设定值和当前的液位监测值；所述目标水槽包括所述过滤水箱、所述工作液回水区或所述工作液输入区；
计算模块，用于基于所述液位设定值和所述液位监测值确定液位偏差变化数据，并根据预设的模糊推理规则，确定所述液位偏差变化数据对应的参数调整值；
执行模块，用于根据所述参数调整值确定所述水平衡控制信号指示的执行机构的工作参数；
控制模块，用于根据所述工作参数对所述执行机构进行控制，以使所述目标水槽的液位满足所述液位设定值；以及，使经所述旋转分离器的工作液的流量和压力满足预设的流量阈值和压力阈值。
10.一种水平衡控制系统，其特征在于，所述水平衡控制系统的控制器设置有权利要求9所述的水平衡控制装置，用于执行权利要求1-8任一项所述的水平衡控制方法。
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