一、课题研究现状

在当今社会的各个领域中都离不开供水系统，实现高效、经济、稳定供水已经成为众多领域关注的焦点。随着科学技术的成熟，如何改善传统供水压力难以稳定、设备浪费、供水安全事故等不良现象已提上日程。近年来,基于PLC的恒压供水技术得到了广泛的应用。由于水泵工作特性具有很强的非线性和管路的滞后特性,因此,对于一些控制精度要求较高的供水系统, 传统的PID控制方式存在着不同程度的超调或振荡现象。对于供水这样的复杂控制系统,常规的PID控制器采用固定的参数,难以保证系统在任何工况条件下始终具有最佳的控制性能。模糊控制是建立在人工经验基础之上,无需知道控制对象的数学模型,它采用语言变量来描述系统特征, 并依据系统的动态信息和模糊控制规则进行推理以获得合适的控制量, 具有对参数变化不敏感和鲁棒性强等特点,但缺点是控制精度不高。研究表明,模糊控制和PID控制相结合是提高控制性能的有效手段。

二、系统结构

2.1 恒压供水系统结构及工作原理

（1）恒压供水系统的模型

一个供水系统的组成模型, 水泵是系统中的核心部分,清水池中的水通过水泵加压,再把水送到用户,向用户供水,以保证用户的用水有足够的压力和水量。从中可以看出,安装在水出口处的压力传感器,将采集到的压力模拟量经过模数转换在送进PLC,然后通过PLC的计算将值通过数模转换去控制水泵转速,从而保证出口压力恒定。清水池内的传感器主要用与检测清水池的液位, 进而通过PLC控制阀门调节清水池的水流量。避免清水池中水位低于下限而系统仍处于工作状态，以及水位超过上限溢出的情况发生，从而保证系统工作在安全状态。

（2）恒压供水系统的工作原理

本系统采用一台PLC控制3台水泵对用户供水,保证用户用水安全靠。其工作原理大致如下:安装在供水管网出口处的压力变送器检测到水压不够时,PLC发出指令使1号泵启动,转速从零起随电压上升,如果电压升380V时,水压仍低于设定值,发指令使1号泵进入额定电压运行,同时使2号泵电压从零开始运行。重复上述过程,直到水压达到要求。同样,如果3台泵都运行时,水压高于设定值3号泵降压运行,若3号泵电压降到零水压仍高,则发指令使3号泵停机,并使2号泵降压运行。重复以上步骤,直到水压达到要求。

2.2 变频恒压供水系统原理

变频恒压供水系统所示。系统由储水池、供水管网、水泵、变频器、压力检测仪表和控制器等组成。变频恒压供水控制系统将安装在用户供水管前端的压力仪表检测的用户端水压信号送控制器，控制器将水压检测信号与设定水压值进行比较，控制算法基于比较后的水压偏差实时计算出控制量调节变频器的频率，从而调节水泵电机转速，达到用户端水压基本恒定的目的。当调节水泵电机转速无法保证用户端水压基本恒定时，可根据用户用水总量的变化增减水泵机组，维持管网水压基本恒定以满足用水要求。从变频系统的节能原理、调速泵的最佳台数和恒压值与调速泵性能参数的关系等方面详细分析阐述了大型住宅小区采用变频调速恒压供水系统设计节能措施。