论文总字数：35096字

摘 要

随着社会经济的发展越来越迅速，人们也不断提高了对供水质量和供水系统的可靠性的要求；况且目前全球各种资源开始紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术、以及通讯技术，设计出能适应不同领域的高性能、高节能的恒压供水系统已迫在眉睫。

因此，本文通过对传统供水模式分析，并在这基础上将模糊控制理论应用于变频调速恒压供水系统中，从而稳定的控制具有非线性、滞后性的供水系统，实现了供水系统的自动控制且确保了供水水压的恒定。

本设计系统主要由3台水泵机组、1台变频器、1台PLC等组成。在实时控制的整个过程中，系统实时采集压力、压力变化量等输入信号，然后通过查找模糊逻辑控制表将其转化成输出，再通过模糊决策得到输出的清晰量，最后根据该清晰量进行电机变频控制来完成恒压供水的模糊逻辑控制过程。

该系统取代了传统的高塔或水泵直接加压供水方式，提高了供水的质量和效率，而且节能效果极为明显，极具实际应用价值，值得广泛的推广。

关键词：模糊控制；恒压供水；PLC；变频调速。

Fuzzy Control in the Application of Constant Pressure Water-Supply System

Abstract

Along with the rapid development of social economy，people also constantly improve the requirements of water supply quality and water system’s reliability. Meanwhile energy resources around the world are seriously lack. So it is inevitable tendency to design water supply system which has high function and saves on energy well, with help of advanced technique of automation, control and communication. At the same time this system can adapt different water supply fields.

So in view of this situation, based on the analysis of the traditional water supply model, the fuzzy control theory is applied in frequency conversion of constant pressure water supply system in this paper, for controlling the non-linear, lagging water systems, realize the automatic control system of water, ensure the constant pressure water supply.

This design system mainly consists of three pump units, 1 inverter, 1 PLC and so on. In real-time control process, by searching the fuzzy logic control list, systems will convert the input signal as the real-time data acquisition pressure、pressure variation into output, then get clear output through the fuzzy decision, finally, system frequency conversion controls the motors according to the clear quantity, completes the fuzzy logic control process of the constant pressure water supply system.

This system can replace the water supplying mode of directly bring pressure by traditionally water towers or water pump, it improve the quality of water supplying，and there is obvious effect Energy-saving effect . Besides , it has extremely practical application value and is worth popularizing widely.

Key words： fuzzy control；constant pressure water supplying；PLC；frequency control of motor speed

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 变频调速恒压供水系统产生的背景及研究意义 1

1.1.1 供水系统的介绍 1

1.1.2 供水方式的介绍 1

1.1.3 变频恒压供水的原理 2

1.2 变频调速恒压供水系统的发展 4

1.3 模糊控制技术及其在变频调速恒压供水系统中的应用 5

1.3.1 模糊控制技术的产生及完善 5

1.3.2 模糊控制技术的优点及应用效果 6

1.4 课题来源及主要研究内容 7

第二章 恒压供水系统的硬件设计 9

2.1 恒压供水系统的工作原理 9

2.2 恒压供水系统的电路设计 11

2.3 恒压供水系统的PLC配置 12

第三章 恒压供水系统的软件设计 16

3.1 模糊控制器的设计 16

3.1.1 模糊控制系统的基本原理 16

3.1.2 模糊控制器的组成及功能 19

3.1.3 模糊控制器的设计 20

3.2控制系统软件设计 27

3.2.1 STEP7-MICRO/WIN32 编程软件介绍 27

3.2.2 系统的软件设计 28

第四章 恒压供水系统节能效果分析 37

结 语 39

参考文献 40

致 谢 41

附录 PLC程序 42

第一章 引言

1.1 变频调速恒压供水系统产生的背景及研究意义

1.1.1 供水系统的介绍

水是人们日常生活和工业生产中不可或缺的资源，水的供应是国民经济的基础，是经济社会发展的重要保证。同时供水行业的发展与水资源的调控能力和使用效率密不可分，可以体现出一个国家的经济社会发展水平和科学技术水平。因为水资源的重要性，关乎着城市的方方面面，所以城市的供水系统一直是城市经济发展和人民生活的重要基础设施，至关重要。随着我国国民经济的快速发展、经济结构的调整改善和人民生活水平的不断提高，供水行业正面临着一个绝佳的发展机遇^[1]。

众所周知，无论我们的生产还是日常生活都离不开水，而在当前社会提倡环保节能的大背景下，我们国家水资源和电能的短缺，以及长久以来各行各业关于供水方面的技术一直比较落后，自动化程度普遍较低，无疑是一个需要赶紧解决的问题。主要表现在用水高峰期时，出现水压降低供不应求的现象，水的供给量远低于需求量；而在用水低峰期，则出现水压升高供过于求的情况，水的供给量常常高于需求量。这种情况的持续发生不仅会造成原本不足的水资源的浪费，同时有可能导致水管的破裂和其他用水设备的损坏。

1.1.2 供水方式的介绍

人类的智慧是伟大的，纵览历史长河，在变频恒压供水技术出现以前，也曾出现过许多供水方式：

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