本技術(shù)涉及程序控制，具體涉及一種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備程序控制方法、系統(tǒng)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、在工業(yè)自動(dòng)化中，工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、制造和過(guò)程控制等領(lǐng)域，這些設(shè)備通過(guò)程序控制可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全性。工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的程序控制方法非常多樣化，根據(jù)不同的設(shè)備類(lèi)型、控制需求和應(yīng)用場(chǎng)景，采用不同的控制技術(shù)和編程語(yǔ)言。常見(jiàn)的方法包括plc編程、運(yùn)動(dòng)控制編程、機(jī)器人控制、dcs和scada系統(tǒng)的集成控制等。在實(shí)際應(yīng)用中，這些控制方法往往是互相結(jié)合的，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的高效協(xié)同與自動(dòng)化，保證生產(chǎn)效率、質(zhì)量和安全。

2、在液位控制系統(tǒng)中，利用plc(可編程邏輯控制器)實(shí)時(shí)控制蓄水池的水泵開(kāi)關(guān)以及功率調(diào)節(jié)，可以確保液位控制的精準(zhǔn)性和防止溢出等問(wèn)題。

3、通過(guò)plc系統(tǒng)控制水泵的過(guò)程中，在液位變化的快速響應(yīng)時(shí)，雷達(dá)液位計(jì)和plc控制系統(tǒng)之間會(huì)存在數(shù)據(jù)檢測(cè)的時(shí)延，尤其是實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)需要快速反應(yīng)的情況下，此類(lèi)數(shù)據(jù)檢測(cè)(即實(shí)時(shí)液位值監(jiān)測(cè))延遲會(huì)導(dǎo)致水泵啟動(dòng)或關(guān)閉的滯后，增加溢出或低液位的風(fēng)險(xiǎn)。為了解決該問(wèn)題，通過(guò)對(duì)液位進(jìn)行預(yù)測(cè)處理，將預(yù)測(cè)值輸入到plc中進(jìn)行水泵參數(shù)的實(shí)時(shí)控制，通過(guò)預(yù)測(cè)值進(jìn)行控制的過(guò)程中，由于部分蓄水池結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性(例如半橢球形等)，其液位值呈現(xiàn)非線性的增長(zhǎng)或者降低從而導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果不精確，那么此時(shí)的控制結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)偏差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決液位預(yù)測(cè)不精確的技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)提供了一種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備程序控制方法、系統(tǒng)及設(shè)備，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、第一方面，本技術(shù)提出了一種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備程序控制方法，該方法包括以下步驟：

3、基于不同傳感器采集每個(gè)控制預(yù)測(cè)區(qū)間的液位序列和轉(zhuǎn)速序列；

4、將轉(zhuǎn)速序列中相鄰轉(zhuǎn)速值的差異的均值作為每個(gè)控制預(yù)測(cè)區(qū)間的水泵功率穩(wěn)定性；基于水泵功率穩(wěn)定性與預(yù)設(shè)功率閾值的比較在控制預(yù)測(cè)區(qū)間中篩選預(yù)測(cè)時(shí)間段，根據(jù)預(yù)測(cè)時(shí)間段中液位序列的差分序列以及最大值和最小值的差異獲取液面升降量；

5、將預(yù)設(shè)數(shù)量預(yù)測(cè)時(shí)間段的液面升降量和水泵功率穩(wěn)定性分別構(gòu)成升降序列和穩(wěn)定性序列；根據(jù)升降序列和穩(wěn)定性序列之間的相關(guān)性確定時(shí)間范圍的一階差分密集度，并基于一階差分密集度判斷多個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段的液位值是否需要差分；根據(jù)液位值是否需要差分的判斷結(jié)果獲取當(dāng)前時(shí)刻下一個(gè)控制預(yù)測(cè)區(qū)間的液位序列；

6、基于下一個(gè)控制預(yù)測(cè)區(qū)間的液位序列通過(guò)plc控制系統(tǒng)完成水泵的自動(dòng)化控制。

7、在上述方案中，通過(guò)預(yù)測(cè)液位的方式，對(duì)控制結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，消除因?yàn)闀r(shí)延導(dǎo)致的控制不精準(zhǔn)，在進(jìn)行預(yù)測(cè)過(guò)程中，由于蓄水池結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，導(dǎo)致一定的液位非線性變化，本發(fā)明結(jié)合非線性程度，進(jìn)行一階差分處理，降低非線性，在分析非線性程度的過(guò)程中，通過(guò)結(jié)合實(shí)時(shí)的水泵功率與液位變化，確定出當(dāng)前階段的非線性程度，進(jìn)而確定出對(duì)其進(jìn)行一階差分時(shí)的密集度，降低或者消除因?yàn)榉蔷€性導(dǎo)致的控制問(wèn)題。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制預(yù)測(cè)區(qū)間是以預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度構(gòu)成的區(qū)間。

9、在一個(gè)實(shí)施例中，所述將轉(zhuǎn)速序列中相鄰轉(zhuǎn)速值的差異的均值作為每個(gè)控制預(yù)測(cè)區(qū)間的水泵功率穩(wěn)定性的方法為：

10、δvn表示第n個(gè)轉(zhuǎn)速值與第n+1個(gè)轉(zhuǎn)速值之間的差異，n表示為轉(zhuǎn)速序列中轉(zhuǎn)速值的數(shù)量，stau表示第u個(gè)控制預(yù)測(cè)區(qū)間的水泵功率穩(wěn)定性。

11、在一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)預(yù)測(cè)時(shí)間段中液位序列的差分序列以及最大值和最小值的差異獲取液面升降量的方法為：

12、對(duì)于液面序列進(jìn)行一階差分獲取液面差分序列，計(jì)算液面差分序列中所有元素值的均值，令液面序列的最大值和最小值的差值與液面差分序列中所有元素值的均值的乘積作為控制預(yù)測(cè)序列的液面升降量。

13、在一個(gè)實(shí)施例中，所述將預(yù)設(shè)數(shù)量預(yù)測(cè)時(shí)間段的液面升降量和水泵功率穩(wěn)定性分別構(gòu)成升降序列和穩(wěn)定性序列的方法為：

14、選取預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)間段構(gòu)成一個(gè)時(shí)間范圍；

15、將每個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)的水泵功率穩(wěn)定性和液面升降量分別歸一化后構(gòu)成兩個(gè)序列記為穩(wěn)定性序列和升降序列。

16、在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算穩(wěn)定性序列和升降序列的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，以穩(wěn)定性序列和升降序列之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)作為穩(wěn)定性序列和升降序列的相關(guān)性。

17、在一個(gè)實(shí)施例中，所述構(gòu)成升降序列和穩(wěn)定性序列之間的相關(guān)性確定時(shí)間范圍的一階差分密集度，并基于一階差分密集度判斷多個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段的液位值是否需要差分的方法為：

18、r表示穩(wěn)定性序列和升降序列的相關(guān)性，ω表示調(diào)整參數(shù)，s表示時(shí)間范圍內(nèi)的一階差分密集度；

19、ω取值為1，差分閾值為0.6，當(dāng)一階差分密集度大于或等于0.6時(shí)，則時(shí)間范圍內(nèi)所有液位值都需要進(jìn)行差分操作，若一階差分密集度小于0.6時(shí)，此時(shí)時(shí)間范圍內(nèi)的液位值不需要進(jìn)行差分操作。

20、在一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)液位值是否需要差分的判斷結(jié)果獲取當(dāng)前時(shí)刻下一個(gè)控制預(yù)測(cè)區(qū)間的液位序列的方法為：

21、若時(shí)間范圍的液位值進(jìn)行差分后，將差分后的液位值作為ari?ma模型的輸入，獲取預(yù)測(cè)區(qū)間的液位值的差分序列，將預(yù)測(cè)區(qū)間的液位值的差分序列進(jìn)行還原獲取預(yù)測(cè)區(qū)間對(duì)應(yīng)的液位序列；若時(shí)間范圍的液位值不進(jìn)行差分，則將時(shí)間范圍的液位值作為ari?ma模型的輸入，獲取預(yù)測(cè)區(qū)間的液位序列。

22、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備程序控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

23、采集模塊，用于通過(guò)不同傳感器采集每個(gè)控制預(yù)測(cè)區(qū)間的液位序列和轉(zhuǎn)速序列；

24、計(jì)算模塊，用于根據(jù)轉(zhuǎn)速序列中相鄰轉(zhuǎn)速值的差異的均值作為每個(gè)控制預(yù)測(cè)區(qū)間的水泵功率穩(wěn)定性；基于水泵功率穩(wěn)定性與預(yù)設(shè)功率閾值的比較在控制預(yù)測(cè)區(qū)間中篩選預(yù)測(cè)時(shí)間段，根據(jù)預(yù)測(cè)時(shí)間段中液位序列的差分序列以及最大值和最小值的差異獲取液面升降量；

25、預(yù)測(cè)模塊，將預(yù)設(shè)數(shù)量預(yù)測(cè)時(shí)間段的液面升降量和水泵功率穩(wěn)定性分別構(gòu)成升降序列和穩(wěn)定性序列；根據(jù)構(gòu)成升降序列和穩(wěn)定性序列相關(guān)性確定時(shí)間范圍的一階差分密集度，并基于一階差分密集度判斷多個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段的液位值是否需要差分；根據(jù)液位值是否需要差分的判斷結(jié)果獲取當(dāng)前時(shí)刻下一個(gè)控制預(yù)測(cè)區(qū)間的液位序列；

26、控制模塊，用于通過(guò)下一個(gè)控制預(yù)測(cè)區(qū)間的液位序列通過(guò)plc控制系統(tǒng)完成水泵的自動(dòng)化控制。

27、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備程序控制設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任意一項(xiàng)所述一種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備程序控制方法的步驟。

28、本技術(shù)的有益效果為：

29、本技術(shù)通過(guò)預(yù)測(cè)液位的方式，對(duì)控制結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，消除因?yàn)闀r(shí)延導(dǎo)致的控制不精準(zhǔn)，在進(jìn)行預(yù)測(cè)過(guò)程中，由于蓄水池結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，導(dǎo)致一定的液位非線性變化，本發(fā)明結(jié)合非線性程度，進(jìn)行一階差分處理，降低非線性，在分析非線性程度的過(guò)程中，通過(guò)結(jié)合實(shí)時(shí)的水泵功率與液位變化，確定出當(dāng)前階段的非線性程度，進(jìn)而確定出對(duì)其進(jìn)行一階差分時(shí)的密集度，降低或者消除因?yàn)榉蔷€性導(dǎo)致的控制問(wèn)題。