基于模糊控制的自动供水教学系统的设计-论文.pdf

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1、山西电子技术应用实践2014年第4期文章编号：1674—4578(2014)04—0063—02基于模糊控制的自动供水教学系统的设计术赵彦威，王东岳，朱燕丛(北京工业大学耿丹学院，北京101301)摘要：恒压供水系统是机电类专业教学中常用的典型系统。在分析和比较国内外自动控制恒压供水教学系统的前提下，以PLC为控制器，采用模糊控制技术、变频技术，设计出供水控制教学系统，该系统注重节能，符合人体工学，对于培养学生的独立思考能力，学习能力和动手能力有极大的促进作用。操作方便，功能完善，设计思路可为同类教学用控制系统提供借鉴。关键词：恒压供水；变频调速；模糊控

2、制；实验教学中图分类号：TP29文献标识码：A自动控制、电机拖动、变频器等课程教学中，会列举典型系统⋯。的变频凋速实例、控制系统实例，恒压供水系统具有代表性。1系统组成与工作原理概述随着变频调速技术，控制技术，计算机技术的发展，供水系统种类丰富，为教学设计的实验平台陆续推出。为了节约能供水教学系统主要有实验台，控制柜，模拟水井，模拟蓄源，利用模糊控制进行变频调速，设计一套恒压供水教学水池，工控机，检测元件组成。系统结构如图1所示。图1系统结构图抽水泵从深水井(教学系统中未模拟水井)抽水，注入蓄蓄水池装有两个浮子，分别标为FZ上、FZ下，FZ上安装水池，蓄

3、水池的水经加压泵向用户供水，为得到恒定的水压，在上限水位、Fz下安装在下限水位处，当水位达到相应位置PLC根据水压给定值与水压实际值比较，运用模糊控制算时浮子的开关状态改变，PLC进行相应的逻辑运算和信号输法，计算得到输出量，作用于变频器，变频器调节水泵速度，出，控制接触器KM1、绿色信号灯HL1和红色信号灯HL2，从从而保证用户得到恒定的水压J。而自动控制抽水泵M1的启停和信号灯的亮灭，使蓄水箱的2系统设计水位始终保持在一定的范围内。我们能通过控制面板的红2．1元件选型与PLC控制设计绿信号灯了解系统的抽水泵的启停状态。抽水泵动作根据输入输出点数，编程

4、复杂程度，以及模拟量的数量，PLC梯形图程序如图3所示。系统选用PLC为西门子的s7—200CPU224XPCN；变频器为当空气开关Qs1闭合时，抽水泵、变频器、压力传感器都紫口电气的ZVF9一GO015T4／P0015T4；压力传感器为北崎电处于通电状态，用户管网的主管道上接的数显压力表测得用气的PG一801E数显压力表；选择的加压泵为西山牌的微型水户管网的水压数据传到PLC，PLC根据模糊控制算法进行运泵MP-55RM。系统的操作回路如图2所示。算，根据给定值与实际值的差值，将输出量分为5个等级，即收稿日期：2014—06—16基金项目：北京市教委民

5、促项目大学生科研训练项目，项目编号：民办8923作者简介：赵彦威(1980-)，女，河北保定人，讲师，硕士研究生，研究方向：检测技术及自动化装置。山西电子技术2014年++，+，0，一，一一。如果水压值远小于设定值，则PLC控的水压达到设定值。如果水压值稍小于设定值，则PLC控制制输出最大量(++)使加压泵提高供水压力，输送给用户管输出最大量(一)使加压泵减少供水压力，输送给用户管网，网，直到用户管网的水压达到设定值。如果水压值稍小于设直到用户管网的水压达到设定值。教学系统中，用户管网的定值，则PLC控制输出次大量(+)使加压泵提高供水压力，水流直接流回

6、井水箱，完成一个水流循环。不同试验台模糊控输送给用户管网，直到用户管网的水压达到设定值。如果水制的输出等级不同，有9级或更多级别，以供同学们对比学习。压值接近设定值，则PLC控制输出量为0，使加压泵保持现此部分是设计的核心技术点，即利用模糊控制算法，由状。如果水压值远大于设定值，则PLC控制输出最大量(一PLC输出控制量，通过变频器对加压泵调速，从而使得用户一)使加压泵减小供水压力，输送给用户管网，直到用户管网管网的水压稳定地保持在某一设定值。LlL2L3N图2系统操作回路图图3抽水泵动作PLC梯形图程序2．2组态界面设计典型的工业控制实例，稍加改进还能

7、实现液位控制等典监控中心是利用计算机的组态软件以及互联网发布信型闭环控制系统。息监控整个恒压供水系统的运行情况。教学系统中不同试4)PLC编程实训功能验台选择不同的组态软件，这样同学们可以接触工控领域常学生们在工控机上进行PLC的程序设计。在真实的系用的各大组态软件。有组态王界面，有易控界面，有WinCC统中进行验证，观察控制效果，分析控制结果。界面，还有MCGS界面。通过组态软件提供可视化监控画5)组态界面设计实训功能面，有利于试验者实时现场监控。它还具有丰富的设备驱动学生直观进行组态界面设计，与PLC进行通信，实战操程序和灵活的组态方式、数据链接功能

8、。作，调试。组态软件直接与PLC进行通讯，在组态界面中，设备现4结束语状直观展示