海洋的潮汐问题,一直是海洋学研究的重要领域之一。实验室模拟海洋的潮汐变化是海洋研究者的基本研究方法。传统的实验室海洋潮汐模拟是通过建立由减速器构成的水泵的驱动来改变水槽中的水位实现,这样的系统控制电路复杂、机械设备昂贵,同时控制精度也不高。本文在大量调研的基础上,通过采用双向水泵、变频调速器和智能电动调节器,应用分布式I/O计算机监控系统,实现了潮汐模拟的计算机控制系统。该控制系统通过控制变频调速器来实现对双向水泵的控制,达到水槽中水的流动方向和速度的控制;智能调节器是调节尾门的开度大小,实现水槽的水位控制;水位仪、流速仪测得的水位、流速参数通过基于RS-485总线标准和DCON协议的BUS7000现场总线上传主机后,经设定的算法来控制双向泵的转速和尾门的开度来实现潮汐的模拟。为了使控制系统连线简单、可靠,本控制系统的水位、流速等数据的采集和双向泵的变频器、尾门调节器的控制数据传输由基于RS-485总线标准和DCON协议的BUS7000现场总线网络构成。网络硬件由现场采集控制和PAC(programmable automatic controller)模块构成,并通过MODBUS TCP协议与上位机中基于组态软件的监控系统通信,实现现场实时监控。以PAC为核心控制器的下位机,采用符合国际标准EIC61131-3的可视化编程语言和开放的网络连接,实现对采集模块的连接、控制和算法控制器的编程。支持MODBUS TCP协议,可将现场具有RS232/422/485串口的设备,转换为以太网接口设备,达到与上位机的无缝连接。控制系统的软件以Windows为操作平台,监控系统采用组态软件作为中央监控软件,实现以下功能:设置工作模式,实时传送采集参数、控制参量,实时数据处理、存储、显示和在线查询等。系统控制方法采用PID与专家系统相结合的方法,设计出符合系统实际情况的自适应PID数字控制器,实现潮汐水位、流速变化曲线的精确模拟。设计中分布式I/O控制系统、BUS7000现场总线、PAC可编程控制器、多任务操作平台、组态软件等硬、软件新技术的采用,确保控制系统的可靠性和先进性。文中给出了设计原理、网络拓扑结构、控制方法、硬件电路和软件设计方法。该系统在国内潮汐模拟模型实验中具有领先水平,已经在河海大学的教育部海岸灾害与防护重点实验室得到应用,并达到了理想的控制效果。该控制系统具有良好的应用前景和社会效益。