淺談PLC與模糊PID技術(shù)在恒壓供水中的應(yīng)用

蘭州市軌道交通有限公司運營分公司 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CL技術(shù)與模糊PID技術(shù)的特點進行簡單的介紹，并對PLC技術(shù)與模糊PID技術(shù)在恒壓供水中的應(yīng)用進行詳細的介紹，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，在對建筑進行供水的過程中，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用戶。此種方法由于設(shè)立了兩個供水箱，所以在一定程度上增加了供水系統(tǒng)的建筑成本。另外，水在兩個供水箱之間進行運輸?shù)倪^程中，非常容易對水造成污染。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

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，其中包括可靠性強、使用簡單以及適應(yīng)能力強等特點。

PLC技術(shù)在應(yīng)用的過程中采用了防干擾技術(shù)，并且利用無觸點代替了有觸點，降低了供水系統(tǒng)設(shè)備在運行過程中的老化速度，進而提高了供水系統(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)人員在對其進行控制的過程中，即使專業(yè)知識的水平不夠，經(jīng)驗不多，也能夠在短時間內(nèi)對PLC技術(shù)進行有效的控制，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。

由于各種建筑對于供水系統(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的適應(yīng)能力。PLC系統(tǒng)通過對各個模塊進行不同的組合，形成了多種多樣的組合方式，進一步滿足了建筑對供水系統(tǒng)的各種要求，所以說，PLC技術(shù)具有適應(yīng)能力強的特點。

三、PLC技術(shù)在恒壓供水中的應(yīng)用

為了進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，將整個供水系統(tǒng)分為三部分，稱為一號泵、二號泵以及三號泵，三號泵是備用設(shè)備，并確定每部分中的額定水值，確保在供水過程中不會超過額定供水值。其次，利用PLC技術(shù)對供水系統(tǒng)中的各個水泵進行啟動，啟動主要分為兩部分，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，當供水系統(tǒng)啟動后，由于供水系統(tǒng)中的壓力由于沒有到達額定的供水值，所以就要通過PLC對供水系統(tǒng)中的變頻系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，使變頻系統(tǒng)的頻率不斷升高，進而提高供水機電設(shè)備的啟動速度，供水系統(tǒng)中的壓力也不斷上升，達到提高水壓的效果。

如果供水系統(tǒng)在供水的過程中，水泵的運行頻率達到了運行頻率的額定數(shù)值，而供水系統(tǒng)中的水壓并沒有達到。這時，就要通過PLC系統(tǒng)對供水系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。首先，PLC系統(tǒng)通過控制一號泵變頻接觸點的方式，降低一號泵的變頻功率。然后，啟動二號泵，將二號泵中的水壓上升到額定水壓值，并使二號泵運行的工頻頻率保持在不變的狀態(tài)。

三號泵作為備用泵，通常在供水系統(tǒng)內(nèi)的水壓過高或者水泵的運行頻率無法提高時進行啟動。主要流程為，切斷一號泵的變頻運行，使一號泵的運行始終保持在工頻狀態(tài)。并進一步降低二號泵內(nèi)的工頻運行速率，使其始終保持在恒定狀態(tài)，確保供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。另外，在對三號泵進行啟動的過程中，要注意PLC系統(tǒng)在對工頻以及變頻的頻率進行切換的過程中，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

模糊PID技術(shù)又叫做PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要是通過對比例以及微積分的應(yīng)用，實現(xiàn)對供水系統(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)定性強以及調(diào)節(jié)效率高等特點。由于供水系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)具有多變性，所以，在對供水系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行確定時，往往需要通過實地勘察來完成對數(shù)據(jù)的采集，這種方式在實際應(yīng)用的過程中，由于勘察人員之間的經(jīng)驗存在差異性，所以導致數(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)就是針對在對控制器運行數(shù)據(jù)以及被參考系統(tǒng)沒有進行充分了解的情況下進行應(yīng)用的。由于供水系統(tǒng)在進行供水的過程中，需要在用水高峰進行集中供水，這也就導致了供水系統(tǒng)非常容易在該時間段內(nèi)由于調(diào)節(jié)不當發(fā)生故障，所以在設(shè)計供水系統(tǒng)的供水容量時，要根據(jù)供水高峰時段的供水量進行設(shè)計。但是大多數(shù)時間人們的用水量較少，如果對供水系統(tǒng)的控制器不進行及時的調(diào)節(jié)，就會導致供水系統(tǒng)依舊按照供水量高峰階段運行，提高恒壓供水系統(tǒng)的供水成本。而模糊PID技術(shù)通過對恒壓供水系統(tǒng)中控制器的水流數(shù)據(jù)進行分析，進一步計算出該時間段供水系統(tǒng)所需要的發(fā)電機能量，并及時調(diào)節(jié)發(fā)電機的運轉(zhuǎn)速率，提高了發(fā)電機的應(yīng)用效率。

另外，模糊PID技術(shù)主要通過對供水系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)值進行分析控制的方式完成對供水系統(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)進行連接，確保PID系統(tǒng)能夠及時掌握供水系統(tǒng)中水管的壓力情況。另外，在進行水管壓力數(shù)據(jù)運輸?shù)倪^程中，為了提高運輸數(shù)據(jù)的準確性，要將PID系統(tǒng)內(nèi)接收的實際壓力數(shù)據(jù)與之前的采樣壓力數(shù)據(jù)進行對比，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)，對恒壓供水系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電機運轉(zhuǎn)頻率進行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)的過程中，PID系統(tǒng)主要負責數(shù)據(jù)的計算以及確定，PLC系統(tǒng)主要負責實際的調(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)電機的運轉(zhuǎn)速率保持在恒定的狀態(tài)，進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)在對數(shù)據(jù)進行使用的過程中，為了提高最終計算結(jié)果的準確性，需要使用精準的數(shù)據(jù)。所以PID系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)進行處理的過程中，需要對模糊的數(shù)據(jù)進行清晰化的處理，主要的處理方法包括隸屬度處理法、平衡處理法兩種。隸屬度處理法在對數(shù)據(jù)進行處理的過程中，具有使用方法簡單、實際運用能力強等優(yōu)點，但是，由于此種方法在進行計算的過程中，直接舍棄參考價值較小的數(shù)據(jù)，對參考價值較大的數(shù)據(jù)進行計算，導致最后的計算結(jié)果不具有概括性。平衡處理法主要是通過對數(shù)據(jù)之間的集合進行分析和處理，從而得到較為準確的數(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)注的重點問題。本文通過對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，同時也提高了恒壓供水系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性以及供水質(zhì)量。由此可以看出，對PLC技術(shù)以及模糊PID技術(shù)的應(yīng)用方法進行完善，能夠為今后PLC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，大學本科，從事自動化專業(yè)。