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陈伟（厦门大学自动化系 ，福建 厦门 361005）
摘要：介绍由AI人工智能调理器和PLC等组成的变频调速恒压供水系统 ，论述了该系统的实现计划及线路原理。由于AI仪表的自学习的模糊控制算法 ，使系统具有结构简单、运行稳定、性能指标高等优点。
要害词：供水；变频；AI智能调理器
引言
恒压供水在工业和民用供水系统中已普遍使用 ，由于系统的负荷变革的不确定性 ，接纳古板的PID算法实现压力控制的动态特性指标很难收到理想的效果。在恒压供水自动化控制系统的设计初期曾接纳多种进口的调理器 ，系统的动态特性指标总是不稳定 ，通过实际应用中的比照发明 ，应用模糊控制理论形成的控制计划在恒压系统中有较好的效果。在实施历程中选用了AI-808人工智能调理器作为主控制器 ，结合FX1N PLC逻辑控制功效很好地实现了水厂的全自动化恒压供水。关于单独接纳PLC实现压力和逻辑控制计划 ，由于PLC的运算能力缺乏编写一个完善的模糊控制算法比较困难 ，并且参数的调解也比较麻烦 ，所以所提出的计划具有较高的性价比。
事情原理
系统主要由AI-808人工智能调理器、变频器、控制接触器组、水泵、阀门、压力变送器等组成。由于水泵功率较大 ，为节约本钱 ，只用1台变频器 ，3台水泵的其中2台可以接纳变频调速 ，这样在某1台故障或维护时可以切换到另1台进行变频控制。图1为供水系统的原理框图。
压力传感器检测出水总管压力 ，经变送器送至AI-808仪表 ，与设定值比较获得压力误差和误差变革率 ，经AI-808*的模糊、PID相结合的控制算法运算后 ，将输出控制信号（4~20mA）送到变频器控制端。通过调理频率从而使出水管压抵达要求指标。当用户和水量增加时 ，在一台水泵变频抵达50Hz仍不可满足供水压力要求 ，PLC将检测到AI-808调理器的压力低信号 ，按其逻辑及工艺要求 ，加入另1台水泵工频运行；同样 ，在用户用水量下降 ，PLC通过收到AI-808调理器的水压高信号后 ，将其中1台工频水泵退出运行。
系统运行时 ，变频器是牢固控制某一台水泵 ，不实施多台水泵切换的要领。这样可以制止频繁切换对系统及变频器造成的攻击 ，并具有较高的可靠性。同时也考虑到灵活性及检修等方面 ，系统可接纳手动方法选择2台水泵中的1台变频运行 ，也可以减少某1台水泵恒久低频运行所造成的损耗。
控制算法
工业历程中常用的PID控制器适用于线性定常系统 ，而供水系统的工具时常含有非线性、时变环节 ，并且有些参数未知式缓慢变革 ，因此单独接纳PID控制较难抵达理想的控制效果 ，AI人工智能调理器接纳模糊控制和革新PID相结合的双�？刂扑惴� ，入图2所示
当控制开始时 ，误差e=Y-s较大 ，即偏差| e |≥EM时（EM为双�？刂扑惴╡的界限值） ，系统接纳模糊控制算法 ，具有较好的动态性能。在误差逐渐减小 ，即偏差| e |将误差e和误差变革率c整量化及模糊化后 ，接纳带修正因子的模糊控制规则：
P=[αe+(1+α)c]
式中：P为控制量U的整量化值；α为修正因子 ，介于0 ，1之间的数。
改变α的值可以改变双模算法的模糊控制规则 ，从而改变系统的动态品质。AI调理器在调理历程中具有自学习、自调解功效。
革新型PID算法接纳抗积分饱和及不*微分方法。其传函形式为：
式中：KD为微分增益 ，在阶跃作用下 ，PD输出初始值和zui终值之比；为限制微分突变作用太强 ，KD取值不宜过大 ，一般取5～10。
在调试历程中 ，在定值变革时控制系统调理历程中如图3。在通过调理阀门反应负荷变革时其调理历程如图4所示。
设备选型及功效 AI-808人工智能工业调理器
AI-808人工智能调理器具有模糊逻辑PID调理及参数自整定功效的先进控制算法。在误差大时 ，运用模糊法进行调理 ，以消除PID饱和积分现象；当误差减小时 ，接纳革新后的PID算法进行调理 ，并能在调理中自动学习和影象被控工具的部分特征以使效果*化。其具有无超调、高精度、参数确定简单 ，对庞大工具也能获得较好控制效果等特点。其整体调理效果比一般的PID算法更明显。这一点在系统调试中获得验证 ，起初选用日本生产的纯粹PID调理器 ，在用水量变革和水泵投退历程中 ，其超调量和稳准时间均不睬想 ，在改用AI-808智能仪表后 ，其动态、静态指标均满足了要求。
可编程控制器
选用FX1N系列可编程控制器 ，输出为继电器类型。由于PLC只完成水泵自动切换等逻辑功效 ，所以不需要模拟量输入输出�？� ，从而节省了投资 ，系统的压力闭环控制由AI-808人工智能仪表完成 ，其算法的*性远高于PLC内部较为简单的PID算法。
变频器
接纳艾默生TD2000-4T2000P型变频器,适用于水泵型负载�？赏ü侄缥患苹駻I-808调理器输出的电流信号来控制频率。这二种模式的切换由操作台手动/自动开关来实现。将变频器多功效端子界说为电位计-电流信号控制模式。
控制台
系统控制台设计兼顾了手动和自动2种操作方法。手动状态下 ，每一台水泵和阀门都可以单独开启/停止 ，变频器频率可通多圈电位计手动调理；在自动模式下 ，通过选择开关确定要投入运行的水泵 ，这样在某台水泵维修时 ，可以让其退出自动运行的行列 ，而不影响系统的正常运行�？刂铺ǔ薖LC、AI-808调理器外 ，还设有水位显示仪、分担压力显示仪、频率表。
参数设置
AI-808调理器提供富厚的用户设置方法 ，使其对差别的控制均能抵达满意的控制效果。参数设置决定系统的静态和动态性能 ，该系统的参数设置如下：给定值：0.43~0.47Mpa
HIAL：上限报警 ，不必。
LOAL：下限报警 ，不必。
dHAL：正偏差报警 ，系统用于控制水泵的切换 ，Dhal=0.05
dLAL：负偏差报警 ，系统用于控制水泵的切换 ，dLAL=0.05.
Df：回差（死区、滞环） ，用于制止因丈量输入值波动而爆发频繁调理作用 ，在回差规模内位式调理不起作用 ，Df=0.05。
Ctrl：控制方法 ，接纳AI人工智能调理/PID调理 ，Ctrl＝1。
M5：坚持参数 ，主要决定调理算法中的积分作用 ，和PID积分时间类似 ，M5越小 ，系统积分作用越强。M5=0时取消积分和AI人工智调理 ，成为PD调理器 ，系统值=25。
P：速率参数 ，与每秒内仪表输出变革*时丈量值时应变革巨细成正比 ，P=1000/每秒丈量值的升高单位值（系统以0.1界说为一个单位） ，P=5。
T：滞后时间 ，t越小 ，则比例和积分作用均成正比增强 ，而微分作用相对减弱 ，但整体反响作用增强：反之 ，t越大 ，则比例和积分作用均减弱 ，而微分作用相对增强 ，t=4。
Ctl：输出周期 ，反应仪表运算调理的快慢 ，Ctl=2。
Sn：输入反响信号类型 ，Sn=33 ，信号为1~5V。
结语
系统接纳AI-808人工智能调理器和FX1N PLC相结合的变频调速恒压供水计划已在现场运行多年 ，情况标明：
(1)用AI人工智能调理器 ，接纳模糊控制和PID结合的控制计划 ，发挥了2种控制器的优点 ，抵达较好的动态和稳态指标 ，对系统压力调理具有恢复时间快、超调小等优点。其自整定功效为用户提供了一种便当快捷的参数设置要领 ，系统稳定误差在 ±0.01Mpa。
(2)电机功率为180kW ，接纳单台变频切换的方法有利于降低系统造价。
(3)变频调速系统使水泵电机在软起动下运行 ，无攻击电流、使用寿命长 ，同时具有良好的节能效果。
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