基于plc和模糊控制的变频调速恒压供水系统设计论文

《基于plc和模糊控制的变频调速恒压供水系统设计论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于PLC和模糊控制的变频调速恒压供水系统摘要为了解决由高塔供水和水泵直接供水模式造成的水质低劣和浪费电力问题，我们引入了恒压供水系统，它采用嵌入式的模糊控制技术，使PLC及变频器作为其核心。当系统运行，水管的压力通过压力传感器从终端X0输入到PLC。通过比较实测值与设定压力值，由模糊计算器输出信号，PLC控制着变频器工作频率，从而控制水泵的旋转速度和调节水管的压力。本文设计的供水系统的实时控制性能，是根据实验验证被全权证明了的。硬件模块是稳定且可靠的，模糊控制器是合适且有效的，它能够保证更稳定的水压。关键词：模糊控制；PLC；变频调速控制一

2、．引言随着高经济和社会的高速发展，，能源紧缺正变得越来越明显别且人们对饮用水的水质和可靠性的要求也越来越高。因此应用先进的自动化技术来设计恒定的供水系统从而实现水资源的高节能型和高可靠性变成了一种不可避免的趋势。由于用户对供水的需求往往不稳定，为了保持恒定水压力闭环监管系统需要使用外围变频器，这在过去已广泛地由PID实现了。然而，供水系统是一个具有巨大惯性且极为落后的系统同时用户对供水需求已变得非常有随机性，这可能会导致这条管道的水压的改变没有任何规律，因此使得用精确的数学模型来描述这个过程变成了一个艰苦的工作。由此得出，利用传统的PID控制

3、技术很难得到满意的控制效果。模糊控制技术在使用模糊推理来实现系统的控制中是一个很好的方法，它不需要建立数学模型[1]。近年来，许多研究人员将模糊控制策略应用于多种控制方案，并取得了令人满意的结果。LiZhong和其他人设计了一种由PLC控制得模糊控制供水系统，它可以克服上述问题能够调整传统PID控制很难修改的系统参数[2]。ZhaoBao-yong设计出的模糊PID控制器，在单个芯片上具有自我调节的要素，它在供水控制系统的非线性和滞后特点的控制中发挥了重要作用，也解决在传统的PID控制中调整参数困难的问题[3]。LIXin-chun设计了一个

4、基于AT89C51和应用模糊自适应的PID算法的恒压供水控制器[4]。QiaoWeide提出了对管道压力的自适应闭环控制设计功能，它通过组合管道网络和模糊逻辑，现在此技术已经很耐用和可靠了[5]。WangCai-xia设计了一个模糊的水供应一变频系统控制三个水泵，此设计已大大降低了设计和操作成本[6]。在上述计划中，大部分是基于PID控制，它们有更大的频率波动并且容易导致管道中的水压不稳定。为了解决这些问题，在全面系统得分析了供水的工作特点和为实现供水系统控制要求的技术后，我们已在PLC和变频器的基础上采取了模糊控制的方法来建立一个恒压供水系

5、统。我们利用模糊逻辑控制理论，来制造压力传感器输出信号的输入和控制变量模糊根据操作经验实现模糊逻辑推理的模糊控制表。在实时控制过程中，系统转换的输入信号检测到输出实时的压力寻求模糊逻辑控制表，然后我们就得到了精确的输出模糊决策。最后，系统根据精确的输出来控制电机的频率完成模糊逻辑控制的全过程以恒定水压。经过大量的测试，我们已经证明，本文设计的恒压供水系统具有良好的实时控制性能并且其硬件模块工作稳定可靠。在本文设计得自适应模糊控制器也是正确和有效的，能够保证水管里的水压稳定，确实是一个很好的控制系统。一．系统控制计划A.系统控制原理同时在系统中

6、运行3个水泵。PLC周期实时检测给定的压力和实际检测到的管道网压力，它们的值都被输入到PLC。模糊控制器计算它们的偏差E和变化偏离率?E。从而就得到了模糊控制模拟器的输出控制信号。这是通过模拟转换器发送到输出模块来调整泵的电机电源电压和频率。当需要少量的水时，一个泵在变频器控制下稳定运行。当需要大量的水以致于水泵全速运行还不能保证在管道网的压力稳定时，下限PLC的压力信号和变频器的高速信号被PLC在同一时间检测。PLC使第一个泵从多种频率状态转换到工作频率状态，以保持压力的连续性，而另一个泵是由变频器启动开始运行，以增加管道网的水量来保持稳定

7、的压力。如果运行的两个水泵还不能满足压力要求，在变化频率状态的泵就转化为在工作频率的状态，而另一个泵将启动。当用水量减少，信号显示变频器工作在最低速度就是有效的。此时如果压力上限信号仍然存在，PLC将停止第一个运行在工作频率状态的泵以减少水量供应。当两个信号仍在存在时，只要最后的泵由变频器启动供水，PLC就会终止第二个运行在工作频率状态的泵。A.系统硬件系统选用西门子S7-214PLC[7]，配有I/O扩展模块。主要检测元件是光控开关，压力检测开关，总共有12个输入信号。执行元件是电机，变频器，声光报警器等等，总共3个输出点。控制系统原理图所

8、示图。1。PLC主要完成现场数据采集，转换，存储，报警，控制变频器完成调整压力。三个泵的驱动由变频器直接驱动以保持压力恒定。变频器的启动和停止分为手动控制和PLC控