PID控制在供水控制系统中的应用

伴随着智能化技术的持续性发展,在目前多个行业中智能化控制技术均有比较成熟的研究与应用,其中在水利水电、石油化工以及交通运输领域中均有着智能化的应用案例。新的形势下所提出的供水方案需减少供水成本,建立智能且高效的供水系统具有重要的社会意义和经济意义。采用先进的智能控制策略,实现水资源的合理利用,成为迫切需要解决的问题,并具有重要的经济和社会意义。
一、供水系统的组成
供水系统由模糊PID控制器、S7-300PLC控制器、压力及水位检测传感器、变频器、电动机、水泵、储水池、报警器等组成。系统的具体工作过程为:针对水压和水位控制,传感器不停地采集管网中的数值,并将该值转换为电信号,并将此电信号传输给PLC,PLC将此水压水位值与给定值进行比较,再根据模糊PID控制算法计算岀相应的控制量来实时控制变频器的输岀频率,用于控制电机转速,从而使系统水压水位恒定不变,如发生偏差,立即报警。
二、PID控制系统设计
水泵有主泵、辅泵和故障备用泵三种类型,并且三个泵之间可以互相交换。通过变频器控制的水泵为主泵,通过工频电压控制的为辅泵,当故障发生时采用的是故障备用泵,三个泵的工作方式是先开先停循环工作,每次增加一个水泵投入运行工作,就把之前工作的变频泵软停止同时将其切换为工频运行,新泵继续采用变频器软起动变频运行。QA是低压断路器,KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6和KM7
是接触器,FR1、FR2和FR3是热继电器。如果要供水,首先由PLC发岀指令,QA、KM1和KM2闭合,导致电动机M1开始变频软启动,当频率从0Hz上升到工频50Hz时,电动机M1增大转速,如果水压增到给定值,M1减速运行,如果水压还低于给定值,KM2断开,KM3闭合,M1开始进入工频运行,同时KM4闭合,电动机M2进入变频软启动,当频率从0Hz增大到工频50Hz时,电动机M2转速上升,如果水压高于给定值,M2减速运行,如果水压低于给定值或有故障发生,KM4打开,KM5闭合,M2工频运行,启动故障泵M3。在用PLC画梯形图时,当电动机M1和M2对变频运行和工频运行进行切换时,KM2和KM3必须互锁,KM4和KM5必须互锁,以免M1和M2的两路供电电源同时对电动机供电。当电动机M1或M2故障时,立即启动故障水泵电机M3。
三、水泵智能化控制的策略聚氨酯生产工艺
下面基于排水操作当中的水泵为例探讨智能化控制策略。目前来看,智能化控制策略主要是以单机控制与多机模糊控制方式为主。
1.单机控制。在企业的水泵控制方面,采用智能化控制技术可以有效提升整个企业的供水自动化水平。基于单机控制的策略,其主要是以水泵的启动与停止为主,借助检测水泵的水位方式,最大程度的降低水泵机电的启动、停止的频率,同时确保水泵可以正常运行,有效的延长整个水泵的运行寿命。基于单机控制策略,为了进一步保障水泵可以正常安全稳定的运行,减少水泵的启动与停止的次
对甲苯磺酸吡啶盐数,在单机控制策略当中可以设置不同的水位阈值,其中一种阈值是以低水位门限值,另一种则是高水位门限值。基于门限值的具体情况判断水泵的智能化控制方式。也就是在水位低于低水位门限值时水泵会自动停止,在超过后便会自动启动。为了进一步提高水泵的智能化控制综合水平,必须做好相应水位的监测,并及时监测水位的具体情况,基于实际情况对水泵发出命令,从而达到水泵的智能化控制目标。在单机控制方面具体的技术便是PLC控制系统,通过PLC控制柜可以借助模拟量的输入模块结合传感器实现对水位液位的判断,并将液位数据转化成为信息化数据,实现在线的实时性监测,从而实现对水泵的涌水量判断,按照不同的水位情况实现水泵启停的控制。
滑线导轨2.多机模糊控制。在水泵的智能化控制工作中,还有一种多机模糊控制策略,其主要是基于模糊控制理论,将多台水泵以智能化方式进行控制。模糊控制工作模式本身属于一种非线性的控制方式,其也是智能化控制中的一种特殊体现,其基础思路在于水泵控制期间,合理应用计算机技术优势,基于人以往的工作经验进行系统设计并完成相应的控制目标。一般情况下,这一些经验都是以语言表达方式进行控制,其带有比较突出的模糊性控制规则特征,在水泵智能化控制期间具备比较突出的技术优势,例如可以有效规避水泵的频繁开关切换,提高整个水泵的运行效益,对于水泵开关的使用寿命能够达到比较突出的延长作用。在水泵的多机模糊控制策略设计期间,不仅需要考虑单机控制的水位相关变化特征,在综合考虑水位的变化情况,尽可能保障智能化的控制目标。在多机模糊控制工作中,需要基于智能化控制的需求自动化的检测水位的具体情况,其中涉及到水位的具体高低、水位变化率
等指标,并基于实际情况明确水泵的投入与水泵退出的时机,促使每一台水泵可以保持最合理状态,尤其是规避高峰期、轮换工作等思路,提高水泵启动、停止策略合理性[3]。另外,在水泵多机控制模式当中,还需要充分考虑水位的具体情况以及变化率等指标,需要将水泵的故障纳入到考虑范围当中,从而提升水泵的运行效率,规避因为水泵故障而导致系列性问题。在多机模糊控制当中需要充分考虑水泵故障、峰谷以及轮换等基础前提,这也是提高水泵智能化控制综合水平的重要思路。
风筝绞盘四、结束语
综上所述,作者在本文之中对其进行了全面的剖析,希望能够给予大家一些启发,需要基于水泵的具体使用场景,采取最佳的控制策略以及控制参数要求,从而提高水泵的综合运行效益,提高生产综合水平。
参考文献:
[1]袁涛,吕健,王波.发动机冷却水泵智能控制系统设计[J].现代电子技术,2020(15):15
[2]武慧挺.基于STC8A8K单片机的智能水泵控制器设计[J].集成电路应用,2020(5):65
[3]李林娟,曹昱.智能化井下水泵房PLC自动控制系统[J].机械工程与自动化,2019(11):5
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蒋 建  重庆水泵厂有限责任公司
【摘 要】水泵属于一种非常常用并且对于生产、生活影响都非常显著的设备,在水泵方面采取智能化控制不仅可以更好的适应社会环境,还能够进一步提高水泵运行效益,降低能耗。本文将对水泵的智能化控制内容进行分析,以供参考。
【关键词】水泵;PID;控制;应用
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