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汕头西门子授权代理商电源供应商
针对杭州大地废物焚烧有限公司的危险废物焚烧处理系统,应用模糊控制技术,实现了危险废物焚烧过程的实时监控、分析和优化。实际运行结果表明:该系统技术性 能优良,运行稳定,操作直观方便,控制效果良好,使生产过程准确、。
1危险废物焚烧工艺简介
危险废物焚烧处理的工艺包含焚烧系统和烟气处理系统两大部分。焚烧系统由废物热分解及烟气高温焚烧,即所谓一燃室和二燃室组成。烟气处理系统由热回收、急冷和酸性气体吸收设备组成,如图1所示。危险废物焚烧过程工艺流程可以简单概括为:废物经预处理后,用传送带送到料斗进入回转窑,液体废物经喷雾送入回转窑窑头或二燃室。回转窑连续旋转,残渣自窑尾落入水封中,由刮板机刮出。回转窑有助燃燃烧器,使窑内温度维持在700~900 ℃。燃烧过程中烟气由窑尾排出,进入二燃室高温燃烧,用两只辅助燃烧器来维持足够的燃烧温度(大于1 100 ℃)。二燃室出来的烟气进入余热锅炉,降温至450 ℃左右,经急冷塔急冷到150 ℃以下,再经布袋除尘器除尘后,进引风机、烟囱排空。
2回转窑温度的模糊控制
在危险废物焚烧过程中,回转窑窑尾温度是一个重要工艺参数,回转窑窑尾 温度的稳定对危险废物的充分燃烧和节能有重大的影响。根据对生产工艺和现场采样数据的 分析以及操作人员经验的总结,可以发现:
(1)增加回转窑燃烧器燃油喷入量,则加剧回转窑内的燃烧,使回转温度升高,油量越大,温度上升的速度越快;
(2)增加危险废物的投入量,使回转窑内燃烧物增多,窑内温度升高,但根据危险废物种类的不同,对温度的影响程度也不同;
(3)回转窑的转速对窑内温度影响不大,正常情况下,回转窑转速保持不变;
(4)压缩空气如果流量小,燃烧不充分,温度降低。
从上面的分析可以看到:影响回转窑温度的因素很多,其中燃烧器燃油喷入量是主要因素,而废物投入量、废物种类和压缩空气流量也对回转窑内温度有一定的影响。上述的各个因素存在耦合关系,它们的作用也不是线性的,难以建立一个准确的数学模型来描述该过程,若采用传统的控制方法实现分解炉温度的自动控制非常困难,因此采用了模糊控制技术来实现对回转窑温度的调节。
笔者设计了一个双输入单输出的模糊控制器,输入变量为回转窑温度偏差E和温度偏差变化EC,输出变量为燃烧器燃油喷入量增量,并将危险废物的投入量和压缩空气量作为干扰因素。
模糊控制器输入变量E的论域为[-40,40],模糊子集记为{NB、NM、NS、ZE、P S、PM、PB};EC的论域为[-40,40],模糊子集记为{NB、NM、NS、Z E、PS、PM、PB};输出变量U的论域为[-100,100],模糊子集记为{NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB}。E、EC、U的隶属度函数如图2所示。
模糊控制器设计的是模糊规则库的建立,建立模糊规则库常用的方法是 根据工艺操作规程及操作人员经验的总结,抽取相应的模糊规则,这种方法较为简便,但获得的规则较为粗糙,且因操作人员经验的不同而带有一定的主观性。另一种方法是应用系统辨识技术,根据输入输出数据建立对象的模糊模型,再根据模糊模型提取相应的模糊控制规则。在此采用了先建立对象的模糊模型,再提取模糊控制规则,同时借鉴操作人员的经验和现场控制情况对控制规则作适当修改,后所得的规则如表1所示。
该模糊控制器在杭州大地废物焚烧有限公司运行过程中,了良好的控制效果。采用模糊控制策略的回转窑窑尾温度变化曲线如图3所示,图4为采用PID控制策略的温度变化曲线,回转窑窑尾温度设定值800 ℃。由图可见,采用模糊控制策略后,回转窑窑尾温度控制转为平稳,对比采用PID控制策略的温度变化曲线,可见效果非常明显。
3计算机控制实现
杭州大地废物焚烧有限公司废物焚烧计算机控制系统采用的西门子PLC可以通过标准现场总线PROFIBUS-DP与服务器相连,接入系统。PROFIBUS符合IEC61158和EN 50170标准,因而保证系统集成对其他厂商的标准化部件的开放。系统配置如图5所示,采用3层结构,底层采用西门子公司的中小型PLC S7-300。根据系统的输入/输出和 控制回路数量,实际选用2台PLC组成PROFIBUS网络,选用集成有PROFIBUS接口的CPU 315-DP。S7-300 PLC以及操作站之间同样采用PROFIBUS-DP网络联接。2台操作站相同并相互热备,其中任意一台操作站死机另外一台仍然可以正常操作。当2台操作站都死机PLC仍可维持正常工作,两台操作站同时充当网络服务器。两台操作站均装有以太网卡,与以太网上的一台数据库服务器连接。数据服务器接收实时过程数据并向Intranet和Internet发布。
考虑到系统运行,系统对所控设备分别设置了计算机控制和现场控制两种操作功能,各主要设备在现场都有手操器和启/停开关,由于危险废物焚烧现场设备较多,故系统对设备的联锁、顺序启/停以及故障停车顺序等都编制了相应软件,避免事故发生。
4结论
基于模糊控制的计算机控制系统于2002年11月在杭州大地废物焚烧有限公司投入运行,对危险废弃物焚烧全过程监控,实现自动进料、自动化运行和监控。危险废物可自动进炉,避免人工操作的不便,废物进炉后,自动点火助燃。保证废物在炉内连续流动、搅动和翻滚,使其与空气充分接触,完成干燥和燃烧过程,使生产过程准确、。
1 引 言
目前,应用于民用工业、行业和大型实验室的各种试验箱设备越来越多,如温度试验箱、压力试验箱、湿度试验箱及各种温度-压力-湿度混合试验箱。这些环境试验设备的主要作用是为某些相应的产品做特定的环境试验,以达到检测和鉴定的目的。随着我国军事现代化步伐的加快,行业对这些试验设备的要求越来越高。长期以来,试验箱的生产和设计都由专门的企业来完成,控制手段基本上是采取仪表结合有纸纪录仪来实现,虽然性能比较稳定,但功能略显单调,尤其在数据保存、图形显示方面显得力不从心。为此,笔者与沈阳冷冻机有限公司合作,以温度试验箱为例,设计了一种由PC机和PLC构成的高低温试验箱微机自动控制系统,系统结构如图1—1所示。
图1—1所示控制系统中,试验箱体积为3 m3,试验箱的加热器和制冷机组等设备的控制由西门子PLCS7-200通过控制柜实现。而上位机由PC机构成,其主要任务是由PLC通过PPI电缆实现自由端口的通信,并根据现场数据进行温度控制的决策、数据管理和图形显示等。
高低温试验箱的温度控制范围是-100~+200℃,精度为±1℃。
2 控制系统主回路
试验箱设备的控制系统主回路见图2—1所示。系统的制冷机组有两套,分别为M1和M2,由接触器K1和K2控制。M3为试验箱室内风机,用于均匀室内温度,由K3接触器控制。电加热器有两套,分别由接触器K4和K5控制接通或断开,加热控制由固态继电器SSR完成。
试验箱的控制原理是,根据实际要求的控机组。其次,根据试验箱的设定温度与实际温度的比较,进行控制算法运算。后控制SSR的导通率进行试验箱的加热控制。
3 控制回路设计
试验箱的设备控制主要由西门子公司的S7-200系列的PLC完成。目前,一般的工控系统大多数采用工控板卡、工控模块或PLC来实现。其中,工控板卡实时性好但使用维护不太方便;工控模块扩展性好但功能固定;而PLC由于其稳定性好,设计灵活,使用方便而越来越受工控界的欢迎,尤其在分布式控制系统的应用中其优势加明显。
该控制系统中,笔者根据试验箱系统的被控设备数量及特点,选用PLC的CPU模块为S7-200(14点DC输入,10点继电器输出),扩展模块为EM231(2路Pt100温度测量模块)。控制回路设计见图3—1所示。
图3—1控制回路中,试验箱的温度由Pt100传感器通过EM231获得,Pt100采用三线制接法以保测量精度。输出端Q0.0和Q0.1分别控制2台制冷机组;Q0.2控制试验箱室内风机;Q0.3和Q0.4分别控制2套电加热器;Q0.5控制试验箱室内照明。电加热器的加热控制由Q1.0通过SSR实现。输入端I0.0~I0.5用于输入控制系统的状态信号S1~S6,其含义如表3—1所示。
系统的温度控制算法由上位PC机实现,运算结果通过PPI电缆送给PLC,终由Q1.0控制SSR。PLC控制程序流程见图3—2所示。
4 试验箱的温度控制
对于温度试验箱控制系统,其被控对象为一阶惯性加纯滞后环节。为了实际调节方便,仍然采用常用的PID算法实现温度控制,但在整个控制过程中,对PID参数的整定进行了认真分析,并设计了一种PID参数生成器,使系统的温度控制效果得到很大改善。
温度试验箱在试验过程中的温度控制是按设定曲线进行的,如图4—1所示。该图是一个试验曲线实例,共包含4个控温段:上升段T1、恒温段T2、降温段T3和恒温段T4。显然,为使实际的控温曲线跟踪好设定曲线,且保证在T2和T4段系统无差,达到系统要求的控温精度,PID算法的参数整定十分关键。由于试验箱的温度对象参数既要随着试件的种类和多少改变,也要随着投入的加热器和制冷机组多少而改变,在整定PID参数时要根据不同情况加以调整。为此,设计了一个温度控制PID参数生成器,用来根据不同的控温段和试验情况来生成不同的PID参数。设n个控温段的PID参数分别为Pn,In和Dn,则该控温段的控制参数由下列矩阵确定:
式(4—1)中,P0,I0和D0分别为系统的基本PID参数;Fn(P),Fn(I)和Fn(D)分别为n个温控段与试验情况相关的P、I和D参数的系数函数。基于PID参数生成器的实现,通过上位PC机编程很容易实现,当然,一些相关参数还是要通过实际系统的调试获得。另外,实际应用中我们采用增量式PID算法,而输出采用位式输出,即在时间周期T内,按照PID输出的归一化(0~1)去控制SSR的导通时间,从而实现温度调节。试验箱温度控制系统的控制原理如图4—2所示,Ts为设定温度;Tf为实际温度。
5 PC机软件设计
用VB6进行上位PC机的软件设计,主要完成3个任务:①实现PC机与PLC的通信;②完成试验箱的温度控制;③实现曲线编辑与数据管理。
PC机与PLC的通信是利用PPI电缆通过PC机的COM口和PLC的自由端口实现的,通信波特率为9 600bps。试验箱的温度控制主要是实现PID参数生成器和PID控制算法。至于曲线编辑和数据管理也是程序设计中的内容,因为在试验过程中要经常改温度的设定曲线,试验数据和图形也要通过数据库进行管理。此外,在界面设计上,结合动画图形技术,力求界面友好、操作方便。试验箱软件的具体功能如下:
(1)任意设定控温曲线及相关控制参数;
(2)任意设定每个控温段投入的加热器及制冷机个数;
(3)实时显示温度数据曲线,具有缩放功能;
(4)试验过程中各种故障报警;
(5)试验数据库管理及报表打印。
6 结 论
该高低温试验箱微机控制系统运行、操作方便、功能强大,投放市场后深受用户。与传统的仪表控制方式相比,控制系统具有界面友好、使用灵活方便、数据管理功能强等优点。尤其是上位PC机的强大图形显示效果是仪表控制所无法比拟的。该试验箱的控制原理同样适合其它种类的环境试验设备,具有一定的推广。
液压保安系统由速、危急遮断、挂闸、试验等部分组成。工作原理:当操作员单击DEH主控画面上“挂闸”按钮,复位电磁阀4YV、开主汽门电磁阀2YV带电;挂闸电磁阀1YV带电,危急遮断器的撑钩在复位油的作用下挂上,油压建立;挂闸电磁阀1YV和复位电磁阀4YV失电,危急遮断油门上腔失压,恢复至备用状态。挂闸完成后,由操作员点画面中的“运行”按钮,开主汽门电磁阀失电,启动油建立,主汽门开启。当打闸回路发出动作指令时,遮断电磁阀3YV和原磁力断路油门5YV均带电泄去油,且开主汽门电磁阀2YV和电磁阀6YV均带电动作又泄掉启动油及二次脉动油,使所有主汽阀和调节阀快速关闭,调门开度关至零。
遮油电磁阀为一双向带机械位置锁紧的二位四通电磁阀。机组启动前(高压电动油泵开启前)左侧电磁阀带电,阀芯处于左侧位置,油压接通排油。需要建立油压时,右侧电磁阀带电,阀芯处于右侧位置,压力油通过节流孔建立起油压。该电磁阀是带位置锁紧式,正常运行时,电磁阀不需要长期通电。停机电磁阀通电时油压接通排油,泄去油压,使主汽门关闭。速限制电磁阀在通电时二次油压接通排油,泄去二次脉动油,使调速汽门关闭。
DEH遮断电磁阀与原系统ETS的停机电磁阀并接在油路上,发生紧急停机信号时,两电磁阀同时带电,组成冗余配置,使性得以提高。
3 汽机保护回路改造
3.1 DEH打闸保护:
DEH打闸保护有以下动作条件:
A:手操盘打闸;B:ETS动作;C:速110%;D:脱网状态下,测速通道全故障;E:脱网状态下,油动机到紧急手动;F:整定时,转速大于100rpm。
当以上任意一套保护动作后,主汽门关闭遮油电磁阀和速限制电磁阀动作,关闭主汽门和调速汽门,使机组紧急停机,并向ETS系统发出DEH打闸保护动作指令。当汽机已跳闸信号发出时,将DEH打闸保护动作指令复位,使关闭主汽门遮油电磁阀失电复位。该电磁阀是带位置锁紧式,能保持失前状态,确保油压的释放。
3.2 电速保护(OPC)
DEH系统设计时,具有转速控制功能,并增加了三只测速探头,测量转速信号,所以将电速保护设计在DEH系统为合理。
动作原理:当机组甩负荷时,为避免速,DEH中设有接受油开关跳闸信号和103%n0转速信号的OPC回路。当上述信号发生时,发出OPC信号,通过硬接线使关调速汽门电磁铁带电,关闭调节阀,并同时使伺服板的输入置0,维持汽机转速在3000r/min,防止汽机速。当OPC信号恢复后,电磁阀失电,二次脉动油又恢复受电液伺服阀控制。
3.3 汽机本体保护(ETS)改造
原微机保护系统采用PLC可编程控制器,控制功能较,所以汽机本体保护仍采用原保护系统,取消原本体保护电速保护回路,电速保护功能由DEH系统实现。增加一套DEH打闸保护,机组本体保护共有八套。
A、速保护;(14%);B、轴向位移及推力轴承回油温度保护;C、高压缸相对膨胀保护;D、低真空保护;E、支持轴承回油温度保护;F、润滑油压低保护;G、发电机差动保护;H、DEH打闸保护。
动作原理:当以上任意一套保护动作后,主汽门关闭电磁阀和电速电磁阀动作,关闭主汽门和调速汽门,使机组紧急停机。并向DEH发出本体保护(ETS)动作指令。
当甲乙两侧主汽门、甲乙两侧中联门关闭(采用四取二)和DEH系统汽机已跳闸信号发出时,延时3秒后,PLC内接受主汽门关闭指令,本体保护动作指令复位,使关闭主汽门和关闭调速汽门电磁阀失电,并向DCS系统发出联动指令和报警信号。
3.4 ETS与DEH打闸逻辑功能
ETS与DEH打闸逻辑图见2。为实现ETS与DEH之间相互联系,在ETS打闸信号回路接入DEH打闸动作指令,在DEH打闸信号回路接入ETS打闸动作指令,只要其中之一回路动作时,均能实现二路电磁阀同时带电,实现紧急停机。
原ETS动作回路设计是,当本体保护动作后,电磁阀带电,释放油压,启动阀内排油空接通油压,主汽门关闭后,本体保护动作指令复位,电磁阀失电,能满足原系统要求。
保安系统改造后,当ETS系统动作由动作到复归,停机电磁阀失电,将排油口关闭,此时,如果DEH遮断电磁阀还未来得及动作,会重新建立油压,系统仍认为是在开机状态,这样当主汽门关闭后会出现自动开启,严重威胁机组。所以保护考虑对ETS系统改进,增加本体保护ETS动作指令复归条件,采用主汽门关闭和汽机已跳闸条件相与,并延时3秒,汽机已跳闸信号取DEH系统油压未建立判断条件。原本体保护内设有保护信号自保持功能,当本体保护动作时,如果主汽门关闭和汽机已跳闸条件其中之一未满足时,本体保护动作指令信号一直向DEH系统发出,确保油压的释放。
由于主汽关闭的时间经测试为2S,所以本体保护动作指令从发出到复归,正常情况下有5S的时间,足以使DEH遮油电磁阀动作。由于主汽门关闭后联跳发电机,取的是延时3秒后的信号,在原本体保护(ETS)内实现,所以主汽门关闭后延时时间不能太长,保证主汽门关闭后发电机及时跳闸。
ETS与DEH之一回路动作时,都会使关调速汽门电磁铁带电动作,能快速关闭调速汽门。为实现本体保护ETS与DEH保护打闸联动逻辑的功能,在PLC内部进行组态修改,同时也考虑了硬接线连接方式,使得保护系统加。
由于原本体保护未设计上位机数据管理,运行人员通过操作台进行监视操作,本次改造取消原微机保护操作台,在DCS系统操作员站设有本体保护画面进行显示。保护投入、切除通过微机保护控制柜内投入、切除开关实现。
在MACS—Ⅱ系统在线运行画面上,单击“本体保护”按钮,即进入ETS的“主控画面”;ETS的操作画面包括主控画面、试灯按钮、汽机辅联锁。操作员通过单击菜单,可方便地进行画面切换。
主汽门关闭联动:主汽门关闭后,联跳发电机,在原本体保护(ETS)内实现。联跳给粉机在SCS系统实现。并向DCS系统发出主汽门关闭信号。
#1—#5水控抽汽逆止门控制,#1—#2水控抽汽逆止门控制,后缸喷水控制、发电机断水保护由SCS系统实现,其操作画面在本体保护画面内。
本体保护动作信号进入DCS系统SOE事故记忆画面。
5 干扰信号隔离
主保护回路的发电机差动信号和发电机油开关跳闸信号因距离太长(约180米),PLC查询电压为24V,容易误发信号。改进方法是通过在中间增加220V的隔离继电器,提高抗干扰能力。
6 结束语
改造后的汽机保护系统具有管理集中、分散度强、冗余配置的特点,汽机保护以CRT为进行运行监控,具有友好的人机界面,运行人员可以在DCS系统在线运行画面上进行监视操作,减轻了运行人员的劳动强度,提高了控制水平。
汽机保护系统的动作信号DI、DO点接入DCS系统SOE事故记忆,在机组故障时为运行人员准确快速处理事故和事故的分析提供了重要的依据,提高了机组的运行小时及等效可用系数。
保护系统在设计时充分考虑ETS、DEH、DCS之间的联系,系统性大大提高,避免了保护系统出现误动和拒动的可能,确保了机组的运行。
1前言
在目前的城市供水系统和小区高楼供水系统中还有很多采用高位水塔或直接水泵加压供水方式,在这种供水方式中由于扬水较高且电机一直高速运行造成较大的电能消耗,目前的水费成本中,电费比例达50%以上。
本文针对黑龙江东部地区某大型泵站供水系统的实际情况,采用PLC和变频器组成恒压供水系统,取代了原来的手动调节方式,实现对供水压力的自动控制。而且在原系统基础上只用了少的投资即完成了项目的改造,该系统可以明显节约电能并使管网水压波动较小,从而降低了设备运行的故障率和工人的劳动强度,具有良好的经济效益和社会效益。
2水泵特性分析及节能原理
泵是一种平方转矩负载,其转速n与流量Q、扬程H及泵的轴功率N的关系如下式所示:
式(2—1)表明,泵的流量与其转速成正比,泵的扬程与其转速的平方成正比,泵的轴功率与其转速的立方成正比。当电动机驱动泵时,电动机的辅功率P(kW)可按式(2—2)计算:
图2—1是泵的流量Q与扬程H的关系曲线。图中,曲线①为泵在转速n1下的扬程—流量(H—Q)的特性;曲线⑤为泵在转速n2下的扬程—流量(H—Q)的特性;曲线②为泵在转速n1下的功率—流量(P—Q)的特性;曲线③、④为管阻特性。
设泵的标准工作点A点的效率,输出流量Q为**,此时轴功率P1与Q1、H1的乘积面积AH1OQ1成正比。根据生产工艺要求,当流量从Q1减小到Q2时,如果采用调节阀门方法(相当于增加管网阻力),使管阻特性从曲线③变到曲线④,系统由原来的工作点A变到新的工作点B运行。此时,泵扬程增加,轴功率P2与面积BH2OQ2成正比。如果采用变频器控制方式,泵转速由n1降到n2,在满足同样流量Q2的情况下,扬程H3大幅降低,轴功率P3与面积CH3OQ3成正比。轴功率P3与P1、P2之和相比较,将显著减小,节省的功率损耗ΔP与面积BH2H3C成正比,节能效果十分显著[1]。
3模糊变频恒压供水系统
恒压供水是指用户段不管用水量大小,总保持管网水压基本恒定,这样,既可满足各部位的用户对水的需求,又不使电动机空转,造成电能的浪费。为实现上述目标,利用PLC根据给定压力信号和反馈压力信号,通过模糊推理运算,控制变频器调节水泵转速,从而达到控制管网水压的目的。变频恒压供水系统如图3—1所示。根据供水压力要求,采用一用一备变频恒压供水系统。
3.1系统主电路
一用一备变频器恒压供水系统就是一台水泵供水、另一台水泵备用,当供水泵出现故障或需要定期检修时,备用泵马上投入,不使供水中断。两台水泵均为变频器驱动,并且当变频器故障时,可自动实现变频/工频切换。主电路如图3—2所示。图中,M1为主泵电机,M2为备用泵电机,QF为低压断路器,KM0,KM1,KM2,KM3,KM4为接触器,FR1,FR2为热继电器[2]。
3.2控制系统硬件设计
该系统主要由S7200、CPU214的PLC一台及TD200文本显示器,台达VFD220A23A变频器,D150型压力变送器,流量计及检测水箱液位的差压变送器,V/F转换电路,两台22kW笼型三相异步电动机。控制电路如图3—3所示。当PLC控制变频器启动后压力表出管网压力为0~10V模拟电压信号,经由LM331组成的V/F转换电路转换为0~2kHz的频率信号,送入PLC的高速输入端口作为实际压力值。PLC接收到压力值后与给定压力进行比较,然后通过模糊推理运算,控制变频器的多段速输入端子M11、M12、M13的通断,变频器依据事先的设定频率,控制水泵进行调速运行,从而控制供水压力。
PLC同时还完成控制变频器启动和接收变频器故障报警信号,通过水池内的差压变送器自动监测水池中的水位,使变频器控制水泵电动机在无水后自动停机。另外变频器本身具有过压、过流、断相、过热保护和故障显示等功能。TD200文本显示器主要用来完成模糊控制量化因子、采样周期的设定,实时供水压力显示,压力设定值显示等功能。
3.3水压模糊控制系统软件设计
在改造之前,该系统采用人工手动调节控制,操作人员根据管道压力表的读数,手动调节变频器的给定频率,从而提高或降低管网水压,达到恒压供水的目的。由于用户较多并且用水时间不确定,管网水压波动较大,数学模型很难确定,而模糊控制不需要的数学模型,因此本系统控制算法采用模糊控制方式进行设计。
模糊控制器的设计主要包括以下3部分[3]:
(1)选择输入输出变量
压力的给定值设为p,管道的实测压力值为p(k),则误差为e(k)=p-p(k)作为模糊控制器的输入变量,输出变量为控制变频器的给定频率值u,这里采用多段速端子控制来实现。
(2)确定各模糊变量的隶属函数
描述输入e及输出变量u的语言值的模糊子集为{负大,负小,0,正小,正大}简记为{NB,NS,O,PS,PB},设误差e的论域为X,并将误差大小量化为7个等级,即X={-3,-2,-1,0,1,2,3},控制量u的论域为Y,也量化为7个等级,即Y={-3,-2,-1,0,1,2,3}。误差的隶属函数采用三角形,而控制量的隶属函数采用单点形。
(3)建立模糊控制规则
根据现场操作人员手动调节供水压力的经验,控制规则用语言描述如下:
若压力给定值则提高变频器输出频率,低得越多频率提得越多;若压力给定值则降低变频器输出频率,高得越多频率降得越多;若压力等于给定值则变频器输出频率不变。根据上述的手动控制规则得到模糊控制规则如下:
(4)离线计算模糊控制表
由上述的模糊控制规则采用minmax法推算出实际应用的模糊控制表及对应变频器输出频率如表3—1所示。
在实时压力控制过程中,上述控制表存在PLC的内存中,PLC的高速输入端口接收管网中的压力值,并与给定值进行比较,计算偏差e,乘以相应的量化因子并经取整处理变换成模糊变量E。根据对应的E通过查找控制表得到控制量U,然后控制多段速端子M11,M12,M13的不同接通组合,从而改变电机转速达到控制水压的目的。在实际运行中由于泵的特性,在转速很低时泵的效率下降损耗增加,所以在PLC控制变频器启动后,当电机转速达到额定值的30%时模糊控制器开始工作,即调节过程中电机的转速为额定值的30%。
4结论
该系统充分利用S7200自身资源,利用高速输入口来完成A/D转换,利用变频器的多段速输入端子实现D/A,大地降低设计成本。该系统设计是在原系统的基础上进行的,因此,原系统的硬件都换,只加上了控制器PLC和自行设计的由LM331组成压频转换器。采用模糊控制方式设计调试十分方便,在现场只要合适的设定多段速频率值,即可获得满意的控制效果,另外该系统联网能力强,PLC和变频器都具有标准的通讯接口,可方便的和各种通用组态软件连接,进行现场状态监控。该系统投入运行半年来一直十分稳定,故障率低,而且操作容易,节能效果十分明显