可变的频率和速度的调节恒压供水系统基于PLC和模糊控制.doc

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1、2009年国际会议上的测量技术和机电一体化自动化变频调速恒压供水基于PLC和模糊控制系统彭晓红，肖来生信息职业技术学院广东海洋大学湛江，中国P.R电子邮件：lgdpxh莫志技术部湛江市新中煤化工实业有限公司湛江，中国P.R刘国栋茂名分公司中国建设银行中国茂名，P.R摘要：解决质量差和浪费电能的供应模式塔和直接介入水泵，可以引入一个恒定的压力供水系统，该系统采用嵌入式模糊控制技术，采用PLC作为其核心和频率召集。当系统运行时，水压力管道输入X0从终端到PLC。通过压力变送器，测得有压力值，与设定值比较，PLC控制变频器的工作频率模糊计算，以控制输出信号旋转速度和调整水泵的水压管，实时控制性能的水

2、压。本文设计的供水系统被证明是所有的实验的验证。硬盘洁具模块是稳定持续和可靠，并且模糊控制器是适当和有效的，并能保证更好的水压力的稳定。关键词模糊控制：PLC，变频和速度规例1.导言随着经济的高速发展和社会，能源短缺正在成为越来越多人所面临的问题，对质量和供水的可靠性也越来越高。因此，使用先进的自动化成为一种必然趋势技术设计的恒压供水高节能，高可靠性的系统。因为用户所需的供水要求往往是不稳定的，闭环调节需要使用外频率转换器，以保持恒定的水的压力。然而，供水系统是一个滞后的一个非常惯性系统和用户供水要求大且随机性，它可能会导致水管道压力没有变化规律，所以它是一个艰苦的工作来形容它精确的数学模型。

3、因此，它是很难采用传统的实现满意的控制效果。模糊控制技术是一个很好的方法，使用模糊推理来实现系统控制它并不需要建立在近几年的数学模型1，多研究人员将各种模糊控制策略控制计划，并取得了令人满意的结果。李忠和其他人设计了一种模糊供水控制由PLC控制系统，可以克服的问题难在传统的PID参数调整控制2。赵保勇设计了一个模糊PID与自我调整因素控制器在单一芯片上，这方面发挥了重要的作用，以控制水供应系统的非线性，滞后性的特点，也解决了这个问题难调整参数传统的PID控制3。李新春设计一个常数基于AT89C51和压力供水控制器应用模糊自整定PID算法4。乔伟提出了自适应闭环控制设计管道压力相结合的功能，通过

4、神经网络和模糊逻辑，并已健全和可靠性5。王彩霞已经设计了一个模糊的水供应变频器控制三个系统泵，这大大降低了设计成本，并操作6在上述计划中，其中大部分是基于PID控制，有更大的频率波动和容易导致水在管道中的压力不稳定。为了解决这些问题，后有系统分析工作的特点和技术供水控制系统的要求，我们有采取模糊控制的方法来建立一个恒定的压力基于PLC和变频器的供水系统。我们使用模糊逻辑控制理论，使压力传感器的信号输入和输出模糊控制变量并实现模糊推理模糊逻辑控制表根据规则表运营经验。在实时控制过程中，系统转换输入实时检测到输出的信号压力寻求模糊逻辑控制表，然后我们得到一个精确的输出模糊决策。最后，系统完成了模糊

5、逻辑控制的全过程。通过控制频率的恒定水压电机根据精确的输出。经过大量的测试，我们已经证明，恒压供水系统本文设计的，具有良好的实时性能控制和硬件模块的工作稳定可靠。这里设计的自适应模糊控制器也是正确的有效的保证了稳定的水压力管道和它确实是一个更好的控制系统。二。系统控制方案A.系统控制的原则三台水泵并联运行系统。PLC具有定期的实时检测给定的压力和实际投入PLC管网，和他们的压力值。模糊控制器计算的偏差E和变化偏差E.输出控制信号的速率获得了模糊控制算法，它被发送到通过调节泵的模拟量输出模块转换器电机电源电压和频率。当有少量的水，一台泵具有运转稳定变频器的控制下。当金额这么多水，水泵全速运行不能

6、保证管网的压力稳定，较低的限制基于PLC的压力信号和高速信号转换器在同一时间由PLC检测。 PLC的转换的第一台泵变频状态工作频率状态，以保持压力的连续性，而另一个泵变频器启开始运行，以保持稳定的压力增加供水管网的体积。如果操作两个泵的压力不能满足要求，在变频状态下工作的泵，转化工作频率状态，另一台泵将开始。当水的消耗减少，信号这表明在变频器最低速度是有效的。此时如果压力上限信号仍在，PLC会停止泵工程，以减少量的工作频率状态水。当两个信号仍在，PLC停止第二台泵在工频状态，直到去年泵变频器供应的水。B.系统硬件系统选用西门子S7 -214PLC7，与I / O扩展模块。主要的检测元件光开关，

7、压力检测开关，共计12输入信号。实现组件的电机，变频器，声音和光报警，并依此类推，总3个输出点。控制系统原理图所示图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。三台水泵驱动直接由变频器保持恒定压力。启动和停止逆变器分为手动控制和PLC控制。在控制面板上有一个手动/自动转换开关，PLC具有各国的实时检测。当手动功能选定，启动和停止和他们的水泵开关通过面板按钮手动控制操作和交换机。当被选中，所有自动功能由PLC完成控制和报警。三。模糊控制器的设计系统采用二维模糊控制器。输入之间的水压力的偏差E和测量水在自来水管网的压力和偏差率的计算偏差和以前差。模糊的输出控制器的控制

8、系统增量U.模糊控制规则是根据真实情况总结在居民区的供水和实际运营商的经验。相应的控制决策可以得到基于模糊控制规则和模糊推理合成规则和相应的金额最大的原则将得到控制成员。经过计算机计算线和调试和修改后的时间，模糊控制表将可在实践中应用，并得到把PLC。当系统运行时，它计算E，E输入数据和模糊量的计算域值。然后，它搜索模糊控制表，增益控制数量和控制变频器的输出将得到控制量乘以比例系数8,9。A.使输入和输出变量模糊输入变量E和E的话语宇宙-3，-2，-1,0,1,2,3。模糊语言值NB（负大），NM（负中），NS（负小），ZO（零），PS（正小），下午（正面中间）PB（正大）。隶属函数采用三角形

9、，显示图2。输出变量U的话语宇宙 - 4，-3，-2，-1,0,1,2,3,4。模糊语言值NB（负大），NM（负中），NS（负小），ZO（零），PS（正小），下午（正面中间）PB（正大）。隶属函数采用三角形，显示图 3。模糊规则表示，总结从现场操作的经验，以手动调整供水压力。B.寻求一个模糊关系矩阵和模糊控制查询表双输入单输出语言控制策略见表我由49模糊条件报表。我们获得的确切数额，按照删除的最大成员的法律模糊10。对于E和E域上的元素的组合，我们可以工作的紧急程度精密量每个组合对应。因此，我们可以得到模糊控制查询表。 四。系统软件编程和调试的方便，系统控制器采用模块化编程。主要模块由手工操作

10、模块，自动操作模块，故障诊断和报警模块。A.手动操作模块当系统处于手动状态运行，PLC只接收保护电路和传感器的信号和法官的运行状态。在发生故障时，报警信号输出。启动，停止和他们的水泵开关手工操作通过按钮和开关面板。B.自动操作模块自动操作模块包括系统初始化，引导顺序测试，数据采集子程序，模糊控制子程序，初始值子程序，电机控制子程序等。模块流程图如图4所示。 数据采集子程序：完成收购从主水管压力的数据。电机控制子程序：控制操作3个水泵停止。输出频率的频率转换器与泵的速度。作为一个结果，水的消耗越多，较高的输出转换器的频率的速度，更大的泵是。鉴于小的用水量，转换器的输出频率较低，规模较小的泵的速度

11、。当频率为50Hz，即水泵全速运行，它不能满足要求供水，PLC自动转换第一台泵变频状态工作频率状态，并开始第二个泵变频器运行。如果供水不能符合要求的，虽然第二台泵运行全速度，PLC会自动切换第二泵工作频率操作，这是开始第三泵变频器运行。根据低由一个水泵将建成投产。当两个泵全速运行，并在工作频率状态和第三泵工作在变频状态，水消费减少和输出频率的归结。如果频率达到了最低的限度和水的供应也大于用水量，系统自动停止第三泵。同样，如果供水仍然比水的消耗之后的第三次较大停泵，系统会自动停止第二个泵，等等.模糊控制子程序：它是由所谓的时序中断。它的功能是保持恒定的输出水压力调节泵的速度。当主程序初始化系统，

12、我们首先得到目前的实际供水压力。我们还可以得到本通过使用这种压力减去压力的错误量将得到利用现有的设置和误差变化错误量，减去以前的错误量。然后，我们可以得到模糊控制量通过模糊量变到错误数量及其变化，并寻求模糊控制表。最后，实际控制音量来自模糊控制数量乘以规模因素控制PLC及其频率转换器沟通，以保持恒压供水供应。其流程图如图5所示。 C.故障诊断和报警模块 转换器具有避免短路的功能和超载。当有短路，过载故障在水中水泵电机，转换器会自动切断电源供电电路，进入保护状态输出报警信号。系统连接的辅助节点接触器，断路器对应点PLC与PLC的故障扫描这些接触的状态。这些状态数据存储在存储领域，通过PLC方案。

13、根据逻辑分析控制程序设置状态，系统可以判断是否是有故障的设备或部件。如果有水泵接触器出现故障，将切断和逆变器将复位。然后接触后备泵打开备份泵将启动。同时，系统输出报警信号故障的照明指标。五，结论模糊控制理论用于转换系统的输入到输出，以丰富人们！的经验在手动控制的过程，这是反映在自动控制过程，并提供了保证系统的可靠运行。PLC是作为控制器。其硬件结构简单，低成本。水系统的水泵电机工程无级调速速度调节。它的工作参数自动调整，能保持恒定水压，以满足而用水量的变化的要求。此外，有一个RS - 485接口在S7- 214PLC的基本单元它可以与建设监测中心，以实现无人值守的远程控制。经过半年数个月的测试

14、系统，具有性能稳定可靠操作和节能效果。参考文献1扎德LA！模糊集的详细信息和控制，1965，（8），pp.33-353。2钟理，李彦，于平凉，恒压供水PLC和变频器系统华东传波工业区工业学苑学报/华东船舶工业学院，1998年，（12），pp.69-73。3赵宝涌模糊控制技术的应用研究，在变频调速恒压水供电系统，电气传动自动化，2003,25（6），pp.16- 17。4新春李李，枫树，顺羊单芯片的应用在变量供水系统与模糊控制的计算机频率和恒定的压力，辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2002,03，pp.354- 355。5维德乔！模糊神经网络中的应用PLC的水，恒压系统，电气传动自动化2007,29（2），pp.48- 51。 模糊变频控制系统的研究6王彩霞恒压，长春科技大学学报科技，第26卷，第3期，2003，pp.53- 54。SIMATIC S7- 214可编程控制器教程7北京研究所技术出版社，2002。 9。8 Qishou彭黄，魏林，single_chip的模糊控制恒压供水，自动化技术及应用2006，pp.77- 78。9徐国忠，朱静，单芯片模糊控制恒压供水系统，微电子与计算机，1998年，第8-12。10 Junpu王智能控制 Scienc大学出版社中国，1996，pp.90- 135的技术。