恒压供水系统的模糊控制
模糊控制系统在恒压供水中的应用
模糊控制系统在恒压供水中的应用Application of the fuzzy control system in constant pressure water supply摘要：恒压模糊控制系统应用于城市高层供水以及市政管网供水加压控制。
这个系统将现代控制理论引进了城市供水领域，克服了传统供水方式的诸多弊端。
本文从系统、系统构建、系统硬件、软件上进行进行了阐述，具有一定的参考价值。
关键词：模糊控制；PLC；硬件设计；软件设计。
1．前言模糊控制系统相对传统的调节方式具有诸多优点，它将现代控制理论引进了城市供水领域，克服了传统供水方式的诸多弊端。
（1）节能显著传统的高楼供水方式采用水塔、高位水箱，这种供水方式管网压力不稳定，管道位置不同压力值差别比较大，还由于水头能量的损失和高位势能的增加，造成能源很大浪费，而直接变频模糊控制管网恒压供水则至少能节约1/3的电能。
（2）管网压力稳定易调节目前的市政管网供水大部分还是采用多泵工频运行，值班人员24小时职守管网压力，用水低峰期，管网压力值升高，用水高峰管网压力值有可能突然下降。
压力波动范围大，值班人员必须随时根据实际情况人工控制泵的启停来调节压力，造成工作效率低，管网压力波动得不到根本解决。
而把恒压模糊控制系统应用于市政管网，压力能在短时间内稳定达到设定的压力值。
（3）和PID闭环控制比较模糊控制具有调节时间短，控制更精确，不会出现超调现象，震荡小，受干扰程度小等优点。
2、控制原理恒压供水是指用户段不管用水量大小，总保持管网水压基本恒定，这样，既可满足各部位的用户对水的需求，又不使电动机空转，造成电能的浪费。
为实现上述目标，利用PLC 根据给定压力信号和反馈压力信号(A/D 转换成数字信号)，通过模糊推理运算，控制变频器调节水泵转速，从而达到控制出水压力的目的。
模糊控制系统由模糊控制器、输入输出接口、执行机构、测量装置和被控对象五个部分组成。
模糊控制器： 西门子PLC 执行机构： 变频器 被控对象： 水泵 变送器： 压力变送器 给定量： 设定的压力值 被控量： 管道实际压力 e ： 实际偏差输入 u ： 控制量 3、系统设计此控制系统采用一个变频器实现一托N 控制。
模糊控制系统在供水治理中的应用优化
模糊控制系统在供水治理中的应用优化第一章：引言1.1 背景介绍供水是人类社会生存的基本需求，而供水治理是确保可持续供水的重要环节。
随着人口增长和城市化进程的加快，供水治理面临着越来越大的挑战。
如何优化供水治理过程，提高供水质量和效率，成为了当前亟待解决的问题。
1.2 研究目的本文旨在探讨模糊控制系统在供水治理中的应用优化，通过使用模糊控制系统改进供水治理过程，提高供水质量和效率，以满足不断增长的供水需求。
第二章：供水治理的问题与挑战2.1 城市化带来的挑战城市化进程导致城市人口的迅速增长，进而对供水系统提出更高的要求。
供水管网老化、供水流量不均匀、水质监测不准确等问题成为了供水治理面临的主要挑战。
2.2 传统供水治理方法的局限性传统供水治理方法往往基于经验规则和静态模型，对于变化复杂的供水系统来说，其适应性和响应速度都较差。
因此，需要引入更加灵活、智能的供水治理方法。
第三章：模糊控制系统的基本原理3.1 模糊控制系统概述模糊控制系统是一种基于模糊逻辑的控制方法，通过将输入、输出和系统状态模糊化，建立模糊规则集来实现对复杂系统的控制。
3.2 模糊控制系统的工作原理模糊控制系统由模糊化、模糊推理和解模糊化三个步骤组成。
其中，模糊化将实际变量转化为模糊变量，模糊推理利用模糊规则对输入进行推理，解模糊化将模糊输出转化为实际控制信号。
第四章：模糊控制系统在供水治理中的应用4.1 模糊控制系统在供水流量控制中的应用通过对供水管网的流量进行实时监测和模糊推理，可以根据实际情况调整供水泵的流量，以适应城市的供水需求变化。
4.2 模糊控制系统在水质监测与调控中的应用通过对水质监测数据的模糊化和模糊推理，可以实现对水质调控设备的自动控制，提高水质监测和调控的准确性和效率。
4.3 模糊控制系统在供水管网维护中的应用供水管网的维护需要及时发现和解决管网老化、泄漏等问题。
通过对供水管网的监测数据进行模糊推理，可以实现对管网问题的预警和自动修复，提高供水管网的可靠性和安全性。
模糊控制系统在自来水系统的调控与实践
模糊控制系统在自来水系统的调控与实践方案比较注重分层次模糊，加矾控制中的语言条件控制着全局变量和局部变量——首先确定出分层模糊的控制结构，选择二维状态的控制结构，明确最终控制数据；再输出加矾控制量数据，经过模糊化处理消除偏差。
2.2 滤池控制系统模糊控制系统在自来水厂滤池应用中，体现在恒水位控制及仿真控制两方面。
在恒水位控制方面，主要是控制滤池过滤速度，避免其过快或过慢，确保水质过滤后能够达到规范标准。
滤池的水位需要保持在2.8 m左右，最大误差不能超出2 cm。
考虑到恒水位是闭环控制，要设定好滤池水位，运用模糊控制系统反馈水位测量值，进而控制出滤水池的阀门[5]。
模糊控制在恒水位控制中表现出变量的动态特征——选择出水位波动误差，设计好变化率，输入变量并控制出水阀门，利用二维模糊控制器调整周期误差。
在仿真控制方面，模拟高、中、低的浊度，输出符合自来水厂的数据，确保自来水厂能够达到预期效果。
模糊控制在仿真设计中，可以提供离线的方式，经过推理设计出模糊控制表，执行程序初始化、周期偏差调整、偏差与偏差率量化、模糊控制表查询、模糊值输出控制量以及现场执行等模块。
3 结论与展望自来水厂在运行发展中非常注重模糊控制系统的引进和应用。
自来水厂越来越明确了对模糊控制系统的需求和运用，更重要的是确保了模糊控制系统的科学性及合理性，充分体现其在自来水厂的实践价值。
自来水厂模糊控制系统在未来发展中，将针对自来水厂状态，根据未来发展目标，促使模糊控制具有可发展的潜力。
自来水厂将不断推进模糊控制系统的智能化发展，进而促进其网络化进展，最终确保自来水厂的安全与稳定。
参考文献凡毅. 模糊控制在自来水加氯系统中的应用研究[D]. 四川大学，2004.肖军. 模糊控制在自来水厂中的应用[J]. 自动化与仪表，1999（5）：25-26.杨江华. 自来水供水厂水泵智能控制[J]. 电子测试，2015（8）：121-123，118.梁彬，毕纯辉，田理达，等. 模糊控制技术在恒压供水系统中的应用研究[J]. 自动化技术与应用，2002，21（3）：14-16.李晓军，王黎，高金良，等. 基于模糊控制的自来水厂除砷控制系统设计[J]. 哈尔滨商业大学学报：自然科学版，2011，27（4）：561-565.感谢您的阅读！。
恒压供水控制系统自适应模糊PID控制器设计及仿真
恒压供水控制系统自适应模糊PID控制器设计及仿真随着人们生活品质的提高，人们对生活饮用水的要求也在不断地提高，恒压供水系统在多层及高层住宅用水和消防供水中得到了越来越广泛地应用。
现代的恒压供水系统中主要由水泵、变频器及调节环节构成，整个控制系统控制复杂多变，控制参数一般不能精确测定。
水泵作为一种典型的非线性负载，在运行的过程中其旋转的速度与给定的信号之间具有滞后、惯性较大的特点。
如果采用常规的PID控制，在系统运行过程中因不能可靠地调整PID参数而无法实现管道压力精确恒定控制，而且响应速度比较慢。
而模糊控制对数学模型的依赖性较弱，不需要建立过程的精确模型，它可以把人们的经验转化为控制策略，对时变的、非线性的、滞后的、高阶的大惯性的被控制对象，能获得良好的动态特性。
基于以上原因，本文提出了模糊控制系统与传统的PID控制相结合，设计了一种自适应模糊PID控制器，借助于PID参数的在线模糊自整定，实时修改PID参数，确保系统在运过程中始终处于优化状态，既提高了系统控制性能，又能最大限度地节约供水系统能源。
二、自适应模糊PID的概念根据PID控制器的Kp、Ki、Kd的三个参数与偏差e和偏差的变化率ec之间的模糊关系，在运行时不断检测e及ec，通过事先确定的关系，利用模糊推理的方法，在线自动修改控制器PID参数。
因为参数可自动调整，所以自适应模糊PID控制能解决系统的非线性问题。
常规PID控制只能利用一组固定参数进行控制，这些参数不能兼顾动态性能和静态性能之间、设定值和抑制扰动之间的矛盾。
因此，将模糊推理引入控制系统，在PID初值基础上通过增加修正参数进行整定，可以改善系统动态性能。
三、自适应模糊PID控制器设计（一）恒压供水系统数学模型的建立在二级泵房中，水泵由初始状态向管网供水的变频调速恒压系统，一般可分为零压过程和压力上升过程。
而零压过程中，水泵把水从清水池送到管网中，压力基本上可以认为保持为零，是一个纯滞后过程；压力上升过程，水泵把水充满整个管路，压力逐渐增加直至达到稳定，可以认为是一个。
模糊控制在变频恒压供水系统中的应用
２０ ０ ６年第 ９期
农业 装 备与车 辆 工程
Ａ Ｒ Ｃ Ｌ Ｕ Ａ Ｑ ＩＭＥ Ｔ＆ Ｖ Ｈ Ｃ ＥＥ Ｇ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ Ｇ Ｉ Ｕ Ｔ Ｒ ＬＥ Ｕ Ｐ Ｎ Ｅ ＩＬ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ Ｎ
Ｎｏ９ ２ ｏ ． ｏ ６
（ 总第 ｌ２期 ） 生活 水平 的 不断 提高 ，在 我 国广 大农
系统 通过 压力 传感 器 周期 性地 采 集管 网压力 ，将 管 网压 力 与设定 压 力进 行 比较 后，其 压 差信 号送 人 模 糊 控 制 器 ，Ｌ Ｐ Ｃ根 据 压 差 信 号 能 很 快 计 算 出压 力 误 差 变 化率 ； 控制 器 模糊 运 算 处理 后 ， 模糊 控 制 表 经 在 中查 询 到相应 的模 糊 控 制量，再把 模糊 控 制 量通 过 解 模 糊运 算输 出一个 精确 的控制 量 Ａ ， 系统 设 定 ｗ对 值 进 行迁 移，并 把 迁移 后 的值送 人 常规 ＰＤ调 节 器 Ｉ 的 比例环 节， 后 与积 分环 节 、 然 微分 环节 一 起来 实 现 对 变 频器 输 出频 率 的控 制，从 而达 到控 制 变 速泵 的
（ｌｃ ｏ ｅｈ ｈｎｃ ｅａ ｍ ｎ， ｅｈ ｕＵ ｉ ｒ ｔ， ｅｈｕ２ ３ １， ｈｎ） Ｅｅｔ ｍ ｃ ｃａ ｉ ｒ Ｄ ｐ￣ ｅｔ Ｄ ｚｏ ｎｖ ｓｙ Ｄ ｚｏ ５ ０ ５ Ｃ ｉａ ｅｉ
Ａｂｓｒ ｔ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｔ ａ ｉ ｆｗａｅ ｕ ｔ ａｃ ： ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈｅ ａｃｕ ｌｔ ｏ ｔｒ ｓ ｐｐｌ ｅ ｐｍｅ ｔ ｒ ｑ ｎ ｙ ｃ ｎ ｅ ｉｎ，ｃ ｓａｎ ｅｓ ｕ ｅ ｗｉｈ ｆ ｚ ｙ ｃ ｎｔｏ ｙｓｅ ｙ ｙ ｑｕｉ ｎ ，ｆｅ ｕｅ ｃ ｏ ｖ ｒ ｏ ｓ ｏｎ ｔ ｔｐｒ ｓ ｒ ｔ ｕ ｚ ｏ ｒ ｌｓ ｔｍ ｗａ ｄ ｓｇ ｉ ｔ ｓ ａ ｅｒ Ｉ ｓ ｅ ｉｎ ｎ ｈｉ ｐ ｐ ． ｔ ａｙ ｅ ｔｅ ｏ ｓｉｕｔ ｎ ｆ ｃ ｎｔｏ ｓ ｓｅ ａｎ ｌｓ ｓ ｈ ｃ ｎ ｔｔ ｉ ｏ ｏ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ｄｅ ｉｎ， ａｔｃｈｎｇ ａｎ ｌ ｆ ｃ ｉｎ ｎ ｃ ｔｏ ｒ ｇ ａ ｉｎ． ｏ ｓｇ ｔ ａ ｉ ｇｅ ｕｎ ｔｏ ａ ｄ ｏｎｒ ｌ ｅ ｕｌｔｏ Ｐ ａ ｔｃ ａ ｐ ｏ ｅ ｔａ ｔ ｒ ｑ ｎ ｙ ｃ ｎ ｅ ｉ ｎ ａ ｏ ｓａ ｐ ｅ ｓ ｅ ｆ ｚ ｙ ｏ ｔｏ ｙｓｅ ｒ ｃ ｉｅ ｈ ｓ ｒ ｖ ｄ ｈ ｔ ｈｅ ｆ ｕｅ ｃ ｏ ｖ ｒ ｏ ｎｄ ｃ ｎ ｔｎｔ ｒ ｓ ｕｒ ｕ ｚ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｔｍ ｈ ｓ ａ ａ ｃ ｄ ｔ ｃ ｎｉ ｅ ａ ｎ ｔ ｂ ｅ ｅ ｓ ａ ｄｖ ｎ ｅ ｅ ｈ ｑｕ ｎｄ ｏ ａ ｌ
模糊控制系统在供水治理中的应用优化
模糊控制系统在供水治理中的应用优化摘要：随着城市化进程的加快，供水治理成为城市发展的重要问题之一。
传统的控制方法在供水治理中存在一些问题，如模型难以建立、系统复杂、控制策略单一等。
为了解决这些问题，模糊控制系统逐渐应用于供水治理中。
本文将重点研究模糊控制系统在供水治理中的应用优化，并提出了一种基于模糊逻辑的智能供水管理方法。
1. 引言随着人口增加和城市发展，供水治理成为城市管理中不可忽视的重要问题。
传统的控制方法在面对复杂多变的供水系统时存在一些困难和不足之处。
因此，寻找一种适用于复杂环境下的智能化、自适应性强、鲁棒性好且易于实施和维护的控制方法变得尤为重要。
2. 模糊控制系统在供水治理中的应用2.1 模糊逻辑模糊逻辑是对现实世界进行描述和决策时常常使用到的一种数学方法。
它能够处理不确定性和模糊性问题，适用于复杂多变的供水系统。
模糊逻辑通过将输入和输出的关系映射到一个模糊集合上，然后通过一系列的规则进行推理和决策，从而实现对系统的控制。
2.2 模糊控制系统模糊控制系统是一种基于模糊逻辑的控制方法。
它通过将输入变量和输出变量进行模糊化处理，并利用一系列的规则对输入和输出之间的关系进行推理，从而实现对供水系统的控制。
相比于传统的控制方法，模糊控制系统具有更好的鲁棒性和自适应性。
2.3 模糊控制在供水治理中的应用在供水治理中，模糊控制系统可以应用于多个方面，如水质监测与调节、供水管网优化、泵站调度等。
例如，在水质监测与调节方面，可以利用传感器获取实时数据，并通过建立合适的模型来预测和调节水质。
在供水管网优化方面，可以利用模糊规则来优化管网布局、减少泄漏等问题。
在泵站调度方面，则可以通过建立模糊规则来实现泵站的自动调度，提高供水效率。
3. 模糊控制系统在供水治理中的优化3.1 模型建立模型建立是模糊控制系统优化的关键步骤之一。
在供水治理中，由于系统复杂性和不确定性，建立一个准确的数学模型是非常困难的。
因此，可以利用数据驱动的方法来建立模型，如神经网络和遗传算法等。
恒压供水系统的模糊控制
恒压供水系统的模糊控制［摘要］依据现场操作人员的控制经验，设计一种由PLC和变频器实现的模糊恒压供水控制系统，克服了传统PID控制设计中的参数调整困难的问题，该系统取代了高位水塔和直接水泵加压供水方式，具有明显的节能效果。
［关键词］PLC；变频器；模糊控制；恒压供水1前言在目前的城市供水系统和小区高楼供水系统中还有很多采用高位水塔或直接水泵加压供水方式，在这种供水方式中由于扬水较高且电机一直高速运行造成较大的电能消耗，目前的水费成本中，电费比例达50%以上。
本文针对黑龙江东部地区某大型泵站供水系统的实际情况，采用PLC和变频器组成恒压供水系统，取代了原来的手动调节方式，实现对供水压力的自动控制。
而且在原系统基础上只用了极少的投资即完成了项目的改造，该系统可以明显节约电能并使管网水压波动较小，从而降低了设备运行的故障率和工人的劳动强度，具有良好的经济效益和社会效益。
2水泵特性分析及节能原理泵是一种平方转矩负载，其转速n与流量Q、扬程H及泵的轴功率N的关系如下式所示：式(2—1)表明，泵的流量与其转速成正比，泵的扬程与其转速的平方成正比，泵的轴功率与其转速的立方成正比。
当电动机驱动泵时，电动机的辅功率P(kW)可按式(2—2)计算：图2—1是泵的流量Q与扬程H的关系曲线。
图中，曲线①为泵在转速n1下的扬程—流量(H—Q)的特性；曲线⑤为泵在转速n 2下的扬程—流量(H—Q)的特性；曲线②为泵在转速n1下的功率—流量(P—Q)的特性；曲线③、④为管阻特性。
假设泵的标准工作点A点的效率最高，输出流量Q为100%，此时轴功率P1与Q 1、H1的乘积面积AH1OQ1成正比。
根据生产工艺要求，当流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门方法(相当于增加管网阻力)，使管阻特性从曲线③变到曲线④，系统由原来的工作点A变到新的工作点B运行。
此时，泵扬程增加，轴功率P 2与面积BH2OQ2成正比。
如果采用变频器控制方式，泵转速由n1降到n2，在满足同样流量Q2的情况下，扬程H3大幅降低，轴功率P3与面积CH3OQ3成正比。
变频恒压供水模糊控制系统设计
分类号分类号：： TP273TP273学 号号： 210601156210601156密 级级： 无无变频变频恒压供水恒压供水恒压供水模糊控制模糊控制模糊控制系统设计系统设计Fuzzy Control System Design of VariableFrequency Constant Pressure WaterSupply System学位授予单位及代码学位授予单位及代码：： 长长 春 工 业 大 学 （（1019010190）） 工程领域名称及代码工程领域名称及代码：： 电 气 工 程 （430108430108）） 研 究究 生生 姓姓 名名： 孙孙楠 校内指导教师及职称校内指导教师及职称：： 刘 克克 平平 （（教 授授） 企业指导教师及职称企业指导教师及职称：： 周 蕾蕾（高级工程师高级工程师））2010年3月长春工业大学工程硕士学位论文原创性声明长春工业大学工程硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《变频恒压供水模糊控制系统设计》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者签名： 年 月 日 长春工业大学工程硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春工业大学硕士学位论文版权使用规定”，同意长春工业大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权长春工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。
作 者 签 名： 年 月 日校内指导教师签名：年 月 日企业指导教师签名：年 月 日摘 要随着经济的飞速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，再加上目前能源紧缺；本论文结合我国水资源与电能资源短缺和中小城市供水厂的现状，设计了一套基于PLC 的变频调速恒压供水模糊控制系统。
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恒压供水系统的模糊控制
［摘要］依据现场操作人员的控制经验，设计一种由PLC和变频器实现的模糊
恒压供水控制系统，克服了传统PID控制设计中的参数调整困难的问题，该系统取代了高位水塔和直接水泵加压供水方式，具有明显的节能效果。
［关键词］PLC；变频器；模糊控制；恒压供水
1前言
在目前的城市供水系统和小区高楼供水系统中还有很多采用高位水塔或直接水泵加压供水方式，在这种供水方式中由于扬水较高且电机一直高速运行造成较大的电能消耗，目前的水费成本中，电费比例达50%以上。
本文针对黑龙江东部地区某大型泵站供水系统的实际情况，采用PLC和变频器组成恒压供水系统，取代了原来的手动调节方式，实现对供水压力的自动控制。
而且在原系统基础上只用了极少的投资即完成了项目的改造，该系统可以明显节约电能并使管网水压波动较小，从而降低了设备运行的故障率和工人的劳动强
度，具有良好的经济效益和社会效益。
2水泵特性分析及节能原理
泵是一种平方转矩负载，其转速n与流量Q、扬程H及泵的轴功率N的关系如
下式所示：
式(2—1)表明，泵的流量与其转速成正比，泵的扬程与其转速的平方成正比，泵的轴功率与其转速的立方成正比。
当电动机驱动泵时，电动机的辅功率P(kW)
可按式(2—2)计算：
图2—1是泵的流量Q与扬程H的关系曲线。
图中，曲线①为泵在转速n
1
下的扬程—流量(H—Q)的特性；曲线⑤为泵在转速n 2下的扬程—流量(H—Q)
的特性；曲线②为泵在转速n
1下的功率—流量(P—Q)的特性；曲线③、④为管
阻特性。
假设泵的标准工作点A点的效率最高，输出流量Q为100%，此时轴功率P1与
Q 1、H
1
的乘积面积AH
1
OQ
1
成正比。
根据生产工艺要求，当流量从Q
1
减小到Q
2
时，
如果采用调节阀门方法(相当于增加管网阻力)，使管阻特性从曲线③变到曲线④，系统由原来的工作点A变到新的工作点B运行。
此时，泵扬程增加，轴功率
P 2与面积BH
2
OQ
2
成正比。
如果采用变频器控制方式，泵转速由n
1
降到n
2
，在满足
同样流量Q
2的情况下，扬程H
3
大幅降低，轴功率P
3
与面积CH
3
OQ
3
成正比。
轴功
率P
3与P
1
、P
2
之和相比较，将显著减小，节省的功率损耗ΔP与面积BH
2
H
3
C成正
比，节能效果十分显著［1］。
3模糊变频恒压供水系统
恒压供水是指用户段不管用水量大小，总保持管网水压基本恒定，这样，既可满足各部位的用户对水的需求，又不使电动机空转，造成电能的浪费。
为实现上述目标，利用PLC根据给定压力信号和反馈压力信号，通过模糊推理运算，控制变频器调节水泵转速，从而达到控制管网水压的目的。
变频恒压供水系统如图3—1所示。
根据供水压力要求，采用一用一备变频恒压供水系统。
3.1系统主电路
一用一备变频器恒压供水系统就是一台水泵供水、另一台水泵备用，当供水泵出现故障或需要定期检修时，备用泵马上投入，不使供水中断。
两台水泵均为变频器驱动，并且当变频器故障时，可自动实现变频/工频切换。
主电路如图3—2
所示。
图中，M
1为主泵电机，M
2
为备用泵电机，QF为低压断路器，KM
，KM
1
，KM
2
，
KM
3
，KM
4
为接触器，FR
1
，FR
2
为热继电器［2］。
3.2控制系统硬件设计
该系统主要由S7200、CPU214的PLC一台及TD200文本显示器，台达VFD220A23A变频器，D150型压力变送器，流量计及检测水箱液位的差压变送器，V/F转换电路，两台22kW笼型三相异步电动机。
控制电路如图3—3所示。
当PLC 控制变频器启动后压力表检测出管网压力为0～10V模拟电压信号，经由LM331组成的V/F转换电路转换为0～2kHz的频率信号，送入PLC的高速输入端口作为实际压力值。
PLC接收到压力值后与给定压力进行比较，然后通过模糊推理运算，控制变频器的多段速输入端子M11、M12、M13的通断，变频器依据事先的设定频率，控制水泵进行调速运行，从而控制供水压力。
PLC同时还完成控制变频器启动和接收变频器故障报警信号，通过水池内的差压变送器自动监测水池中的水位，使变频器控制水泵电动机在无水后自动停机。
另外变频器本身具有过压、过流、断相、过热保护和故障显示等功能。
TD200文本显示器主要用来完成模糊控制量化因子、采样周期的设定，实时供水压力显
示，压力设定值显示等功能。
3.3水压模糊控制系统软件设计
在改造之前，该系统采用人工手动调节控制，操作人员根据管道压力表的读数，手动调节变频器的给定频率，从而提高或降低管网水压，达到恒压供水的目的。
由于用户较多并且用水时间不确定，管网水压波动较大，数学模型很难确定，而模糊控制不需要精确的数学模型，因此本系统控制算法采用模糊控制方式进行设
计。
模糊控制器的设计主要包括以下3部分［3］：
(1)选择输入输出变量
压力的给定值设为p，管道的实测压力值为p(k)，则误差为e(k)=p-p(k)作为模糊控制器的输入变量，输出变量为控制变频器的给定频率值u，这里采用多段
速端子控制来实现。
(2)确定各模糊变量的隶属函数
描述输入e及输出变量u的语言值的模糊子集为｛负大，负小，0，正小，正大｝简记为｛NB，NS，O，PS，PB｝，设误差e的论域为X，并将误差大小量化为7个等级，即X=｛－3,－2,－1,0,1,2,3｝,控制量u的论域为Y，也量化为7个等级，即Y=｛－3,－2,－1,0,1,2,3｝。
误差的隶属函数采用三角形，而控制
量的隶属函数采用单点形。
(3)建立模糊控制规则
根据现场操作人员手动调节供水压力的经验，控制规则用语言描述如下： 若压力低于给定值则提高变频器输出频率，低得越多频率提得越多；若压力高于给定值则降低变频器输出频率，高得越多频率降得越多；若压力等于给定值则变频器输出频率不变。
根据上述的手动控制规则得到模糊控制规则如下：
(4)离线计算模糊控制表
由上述的模糊控制规则采用min max重心法推算出实际应用的模糊控制表及
对应变频器输出频率如表3—1所示。
在实时压力控制过程中，上述控制表存在PLC的内存中，PLC的高速输入端口接收管网中的压力值，并与给定值进行比较，计算偏差e，乘以相应的量化因子并经取整处理变换成模糊变量E。
根据对应的E通过查找控制表得到控制量U，然后控制多段速端子M11，M12，M13的不同接通组合，从而改变电机转速达到控制水压的目的。
在实际运行中由于泵的特性，在转速很低时泵的效率下降损耗增加，所以在PLC控制变频器启动后，当电机转速达到额定值的30%时模糊控制器开始工作，即调节过程中电机的最低转速为额定值的30%。
4结论
该系统充分利用S7200自身资源，利用高速输入口来完成A/D转换，利用变频器的多段速输入端子实现D/A，极大地降低设计成本。
该系统设计是在原系统的基础上进行的，因此，原系统的硬件都无需更换，只加上了控制器PLC和自行设计的由LM331组成压频转换器。
采用模糊控制方式设计调试十分方便，在现场只要合适的设定多段速频率值，即可获得满意的控制效果，另外该系统联网能力强，PLC和变频器都具有标准的通讯接口，可方便的和各种通用组态软件连接，进行现场状态监控。
该系统投入运行半年来一直十分稳定，故障率极低，而且操作容
易，节能效果十分明显。
［参考文献］
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哈尔滨：2000，19(2)：26－27
［3］李士勇 模糊控制·神经控制和智能控制论［M］ 哈尔滨：哈尔滨工业大
学出版社，1997。