虹潤調(diào)節(jié)儀在恒壓供水中的應(yīng)用

一、產(chǎn)品簡介  

    虹潤NHR-5300人工智能溫控器/調(diào)節(jié)儀采用真正的人工智能算式，儀表啟動自整定功能，可以根據(jù)被控對象的特性，自動尋找優(yōu)參數(shù)以達(dá)到很好的控制效果，無需人工自整定參數(shù)。控溫精度基本達(dá)±0.1℃，無超調(diào)、欠調(diào)，達(dá)國際水平?？膳c各類傳感器、變送器配合使用，實現(xiàn)對溫度、壓力、液位、容量、力等物理量的測量顯示，并配合各種執(zhí)行器對電加熱設(shè)備和電磁、電動閥進(jìn)行PID調(diào)節(jié)和控制、報警控制、數(shù)據(jù)采集等功能。適用于工業(yè)爐，電爐，烘箱，試驗設(shè)備，注塑機(jī)械，包裝機(jī)械，食品機(jī)械，印刷機(jī)械等行業(yè)。

二、工作原理及解決辦法

    恒壓供水在工業(yè)和民用供水系統(tǒng)中已普遍使用，由于系統(tǒng)的負(fù)荷變化的不確定性，采用傳統(tǒng)的PID算法實現(xiàn)壓力控制的動態(tài)特性指標(biāo)很難收到理想的效果。在恒壓供水自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計初期曾采用多種進(jìn)口的調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)的動態(tài)特性指標(biāo)總是不穩(wěn)定，通過實際應(yīng)用中的對比發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用模糊控制理論形成的控制方案在恒壓系統(tǒng)中有較好的效果。在實施過程中選用了虹潤NHR-5300人工智能溫控器/調(diào)節(jié)儀作為主控制器，結(jié)合FX1N PLC邏輯控制功能很好地實現(xiàn)了水廠的全自動化恒壓供水。對于單獨(dú)采用PLC實現(xiàn)壓力和邏輯控制方案，由于PLC的運(yùn)算能力不足編寫一個完善的模糊控制算法比較困難，而且參數(shù)的調(diào)整也比較麻煩，所以所提出的方案具有較高的性價比。

    工作原理

    系統(tǒng)主要由NHR-5300工智能調(diào)節(jié)器、變頻器、控制接觸器組、水泵、閥門、壓力變送器等組成。由于水泵功率較大，為節(jié)約成本，只用1臺變頻器，3臺水泵的其中2臺可以采用變頻調(diào)速，這樣在某1臺故障或維護(hù)時可以切換到另1臺進(jìn)行變頻控制。圖1為供水系統(tǒng)的原理框圖。

    壓力傳感器檢測出水總管壓力，經(jīng)變送器送至NHR-5300儀表，與設(shè)定值比較得到壓力誤差和誤差變化率，經(jīng)NHR-5300模糊、PID相結(jié)合的控制算法運(yùn)算后，將輸出控制信號（4~20mA）送到變頻器控制端。通過調(diào)節(jié)頻率從而使出水管壓達(dá)到要求指標(biāo)。當(dāng)用戶和水量增加時，在一臺水泵變頻達(dá)到50Hz仍不能滿足供水壓力要求，PLC將檢測到NHR-5300調(diào)節(jié)器的壓力低信號，按其邏輯及工藝要求，加入另1臺水泵工頻運(yùn)行；同樣，在用戶用水量下降，PLC通過收到NHR-5300調(diào)節(jié)器的水壓高信號后，將其中1臺工頻水泵退出運(yùn)行。

    系統(tǒng)運(yùn)行時，變頻器是固定控制某一臺水泵，不實施多臺水泵切換的方法。這樣可以避免頻繁切換對系統(tǒng)及變頻器造成的沖擊，并具有較高的可靠性。同時也考慮到靈活性及檢修等方面，系統(tǒng)可采用手動方式選擇2臺水泵中的1臺變頻運(yùn)行，也可以減少某1臺水泵長期低頻運(yùn)行所造成的損耗。

    設(shè)備選型及功能 　虹潤NHR-5300人工智能溫控器/調(diào)節(jié)儀 

    虹潤NHR-5300人工智能溫控器/調(diào)節(jié)儀具有模糊邏輯PID調(diào)節(jié)及參數(shù)自整定功能的先進(jìn)控制算法。在誤差大時，運(yùn)用模糊法進(jìn)行調(diào)節(jié)，以消除PID飽和積分現(xiàn)象；當(dāng)誤差減小時，采用改進(jìn)后的PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能在調(diào)節(jié)中自動學(xué)習(xí)和記憶被控對象的部分特征以使效果優(yōu)化。其具有無超調(diào)、高精度、參數(shù)確定簡單，對復(fù)雜對象也能獲得較好控制效果等特點。其整體調(diào)節(jié)效果比一般的PID算法更明顯。這一點在系統(tǒng)調(diào)試中得到驗證，起初選用日本生產(chǎn)的單純PID調(diào)節(jié)器，在用水量變化和水泵投退過程中，其超調(diào)量和穩(wěn)定時間均不理想，在改用虹潤NHR-5300人工智能溫控器/調(diào)節(jié)儀后，其動態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)均滿足了要求。 　

三、結(jié)束語 

    系統(tǒng)采用虹潤NHR-5300人工智能溫控器/調(diào)節(jié)儀和FX1N PLC相結(jié)合的變頻調(diào)速恒壓供水方案已在現(xiàn)場運(yùn)行多年，情況表明：

(1)用NHR人工智能調(diào)節(jié)器，采用模糊控制和PID結(jié)合的控制方案，發(fā)揮了2種控制器的優(yōu)點，達(dá)到較好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，對系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)具有恢復(fù)時間快、超調(diào)小等優(yōu)點。其自整定功能為用戶提供了一種方便快捷的參數(shù)設(shè)置方法，系統(tǒng)穩(wěn)定誤差在 ±0.01Mpa。