蘭州市軌道交通有限公司運(yùn)營分公司 張振軍

淺談PLC與模糊PID技術(shù)在恒壓供水中的應(yīng)用

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將PCL技術(shù)與模糊PID技術(shù)應(yīng)用在恒壓供水中，能夠有效的提高供水系統(tǒng)的供水質(zhì)量?；诖耍疚膶?duì)PCL技術(shù)與模糊PID技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行簡單的介紹，并對(duì)PLC技術(shù)與模糊PID技術(shù)在恒壓供水中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的介紹，其中包括模糊PID技術(shù)在控制器中的應(yīng)用、模糊PID技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)量化清晰中的應(yīng)用以及PLC技術(shù)在供水系統(tǒng)中壓力傳感器中的應(yīng)用等方面。

PLC技術(shù)；模糊PID技術(shù)；恒壓供水

一、前言

目前，我國恒壓供水系統(tǒng)中仍存在著一些問題。目前，在對(duì)建筑進(jìn)行供水的過程中，通常在建筑底部以及建筑頂部設(shè)立兩個(gè)供水箱，通過抽水泵將底部供水箱中的水抽取到頂部的供水箱中，再由頂部供水箱將水提供給各個(gè)用戶。此種方法由于設(shè)立了兩個(gè)供水箱，所以在一定程度上增加了供水系統(tǒng)的建筑成本。另外，水在兩個(gè)供水箱之間進(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪^程中，非常容易對(duì)水造成污染。而PLC技術(shù)與模糊PID技術(shù)的應(yīng)用，有效的改善了這一問題。

二、PLC技術(shù)在恒壓供水中應(yīng)用的特點(diǎn)

PLC技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，主要具有以下特點(diǎn)，其中包括可靠性強(qiáng)、使用簡單以及適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

PLC技術(shù)在應(yīng)用的過程中采用了防干擾技術(shù)，并且利用無觸點(diǎn)代替了有觸點(diǎn)，降低了供水系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行過程中的老化速度，進(jìn)而提高了供水系統(tǒng)整體的可靠性。PLC技術(shù)在應(yīng)用的過程中，由于此技術(shù)在編程時(shí)中采用梯形原理圖，梯形原理圖相比其他原理圖來說簡單易懂，并且編程中的專業(yè)用語大多數(shù)都是繼電器控制中的用語。這就使技術(shù)人員在對(duì)其進(jìn)行控制的過程中，即使專業(yè)知識(shí)的水平不夠，經(jīng)驗(yàn)不多，也能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行有效的控制，由此可以看出，PLC技術(shù)在應(yīng)用的過程中具有使用簡單的特點(diǎn)。

由于各種建筑對(duì)于供水系統(tǒng)的要求不同，這就需要PLC技術(shù)在應(yīng)用的過程中需要非常強(qiáng)的適應(yīng)能力。PLC系統(tǒng)通過對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行不同的組合，形成了多種多樣的組合方式，進(jìn)一步滿足了建筑對(duì)供水系統(tǒng)的各種要求，所以說，PLC技術(shù)具有適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

三、PLC技術(shù)在恒壓供水中的應(yīng)用

為了進(jìn)一步提高我國供水系統(tǒng)的供水質(zhì)量，PLC技術(shù)被廣泛應(yīng)用在我國各種建筑的供水系統(tǒng)中。其中，PLC技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)中的主要的應(yīng)用流程如下：

首先，將整個(gè)供水系統(tǒng)分為三部分，稱為一號(hào)泵、二號(hào)泵以及三號(hào)泵，三號(hào)泵是備用設(shè)備，并確定每部分中的額定水值，確保在供水過程中不會(huì)超過額定供水值。其次，利用PLC技術(shù)對(duì)供水系統(tǒng)中的各個(gè)水泵進(jìn)行啟動(dòng)，啟動(dòng)主要分為兩部分，一部分是供水系統(tǒng)中的工頻接觸器，另一部分是供水系統(tǒng)中的變頻接觸器。最后，當(dāng)供水系統(tǒng)啟動(dòng)后，由于供水系統(tǒng)中的壓力由于沒有到達(dá)額定的供水值，所以就要通過PLC對(duì)供水系統(tǒng)中的變頻系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使變頻系統(tǒng)的頻率不斷升高，進(jìn)而提高供水機(jī)電設(shè)備的啟動(dòng)速度，供水系統(tǒng)中的壓力也不斷上升，達(dá)到提高水壓的效果。

如果供水系統(tǒng)在供水的過程中，水泵的運(yùn)行頻率達(dá)到了運(yùn)行頻率的額定數(shù)值，而供水系統(tǒng)中的水壓并沒有達(dá)到。這時(shí)，就要通過PLC系統(tǒng)對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。首先，PLC系統(tǒng)通過控制一號(hào)泵變頻接觸點(diǎn)的方式，降低一號(hào)泵的變頻功率。然后，啟動(dòng)二號(hào)泵，將二號(hào)泵中的水壓上升到額定水壓值，并使二號(hào)泵運(yùn)行的工頻頻率保持在不變的狀態(tài)。

三號(hào)泵作為備用泵，通常在供水系統(tǒng)內(nèi)的水壓過高或者水泵的運(yùn)行頻率無法提高時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)。主要流程為，切斷一號(hào)泵的變頻運(yùn)行，使一號(hào)泵的運(yùn)行始終保持在工頻狀態(tài)。并進(jìn)一步降低二號(hào)泵內(nèi)的工頻運(yùn)行速率，使其始終保持在恒定狀態(tài)，確保供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。另外，在對(duì)三號(hào)泵進(jìn)行啟動(dòng)的過程中，要注意PLC系統(tǒng)在對(duì)工頻以及變頻的頻率進(jìn)行切換的過程中，要保持較高的切換速度，避免供水系統(tǒng)因頻率切換時(shí)間過長造成不必要的損失。由此可以看出，PLC技術(shù)在供水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程中，起著至關(guān)重要的作用[1]。

四、模糊PID技術(shù)在恒壓供水中應(yīng)用的特點(diǎn)

模糊PID技術(shù)又叫做PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要是通過對(duì)比例以及微積分的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)供水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。模糊PID技術(shù)在應(yīng)用的過程中，具有組成結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性強(qiáng)以及調(diào)節(jié)效率高等特點(diǎn)。由于供水系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)具有多變性，所以，在對(duì)供水系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行確定時(shí)，往往需要通過實(shí)地勘察來完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集，這種方式在實(shí)際應(yīng)用的過程中，由于勘察人員之間的經(jīng)驗(yàn)存在差異性，所以導(dǎo)致數(shù)據(jù)的記錄也存在一定的差異性，模糊PID技術(shù)的應(yīng)用，有效的解決了這一情況。

五、模糊PID技術(shù)在恒壓供水中的應(yīng)用

（一）模糊PID技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)中控制器的應(yīng)用

模糊PID技術(shù)就是針對(duì)在對(duì)控制器運(yùn)行數(shù)據(jù)以及被參考系統(tǒng)沒有進(jìn)行充分了解的情況下進(jìn)行應(yīng)用的。由于供水系統(tǒng)在進(jìn)行供水的過程中，需要在用水高峰進(jìn)行集中供水，這也就導(dǎo)致了供水系統(tǒng)非常容易在該時(shí)間段內(nèi)由于調(diào)節(jié)不當(dāng)發(fā)生故障，所以在設(shè)計(jì)供水系統(tǒng)的供水容量時(shí)，要根據(jù)供水高峰時(shí)段的供水量進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是大多數(shù)時(shí)間人們的用水量較少，如果對(duì)供水系統(tǒng)的控制器不進(jìn)行及時(shí)的調(diào)節(jié)，就會(huì)導(dǎo)致供水系統(tǒng)依舊按照供水量高峰階段運(yùn)行，提高恒壓供水系統(tǒng)的供水成本。而模糊PID技術(shù)通過對(duì)恒壓供水系統(tǒng)中控制器的水流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步計(jì)算出該時(shí)間段供水系統(tǒng)所需要的發(fā)電機(jī)能量，并及時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速率，提高了發(fā)電機(jī)的應(yīng)用效率。

另外，模糊PID技術(shù)主要通過對(duì)供水系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行分析控制的方式完成對(duì)供水系統(tǒng)控制器的調(diào)節(jié)，其主要應(yīng)用流程如下：首先，將壓力傳感器安裝在供水系統(tǒng)中水管的外部，并將傳感器與PID系統(tǒng)進(jìn)行連接，確保PID系統(tǒng)能夠及時(shí)掌握供水系統(tǒng)中水管的壓力情況。另外，在進(jìn)行水管壓力數(shù)據(jù)運(yùn)輸?shù)倪^程中，為了提高運(yùn)輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，要將PID系統(tǒng)內(nèi)接收的實(shí)際壓力數(shù)據(jù)與之前的采樣壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確保二者之間的誤差在規(guī)定范圍之內(nèi)。其次，根據(jù)所接收的壓力數(shù)據(jù)，對(duì)恒壓供水系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)的過程中，PID系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的計(jì)算以及確定，PLC系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)實(shí)際的調(diào)試工作，二者之間相互配合，共同保證恒壓供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。最后，經(jīng)過調(diào)試，使恒壓供水系統(tǒng)內(nèi)水管的壓力與PID系統(tǒng)設(shè)定額定數(shù)據(jù)之間的誤差減小，并將發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速率保持在恒定的狀態(tài)，進(jìn)一步提高恒壓供水系統(tǒng)的供水質(zhì)量[2]。

（二）模糊PID技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)量化清晰中的應(yīng)用

由于恒壓供水系統(tǒng)在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行使用的過程中，為了提高最終計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要使用精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。所以PID系統(tǒng)在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中，需要對(duì)模糊的數(shù)據(jù)進(jìn)行清晰化的處理，主要的處理方法包括隸屬度處理法、平衡處理法兩種。隸屬度處理法在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中，具有使用方法簡單、實(shí)際運(yùn)用能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是，由于此種方法在進(jìn)行計(jì)算的過程中，直接舍棄參考價(jià)值較小的數(shù)據(jù)，對(duì)參考價(jià)值較大的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致最后的計(jì)算結(jié)果不具有概括性。平衡處理法主要是通過對(duì)數(shù)據(jù)之間的集合進(jìn)行分析和處理，從而得到較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

六、結(jié)論

隨著恒壓供水系統(tǒng)在人們生活中的普遍運(yùn)用，恒壓供水系統(tǒng)的供水質(zhì)量成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)問題。本文通過對(duì)PLC技術(shù)以及模糊PID技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行全面完善，提高了PLC技術(shù)以及模糊PID技術(shù)的應(yīng)用效率，同時(shí)也提高了恒壓供水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及供水質(zhì)量。由此可以看出，對(duì)PLC技術(shù)以及模糊PID技術(shù)的應(yīng)用方法進(jìn)行完善，能夠?yàn)榻窈驪LC技術(shù)和模糊PID技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用以及發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

張振軍（1983—），男，甘肅蘭州人，大學(xué)本科，從事自動(dòng)化專業(yè)。