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基于神经模糊PID混合控制的恒压供水系统硬件设计

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系统的控制过程为: 通过安装在用户管网端的压力传感器测得管网水压的变化,同时结合用户管网在不同时刻对水流量的需求,将测得的水压信号传至网络控制器,经过控制器运算后将信号输入变频器,由变频器实现对水泵转速的控制,最终达到调整管网水压的目的。在测管网水压的同时,由放置在水库中的水位传感器测得水库水位的高低,将此信号传至电气控制柜,通过控制电路控制系统的工作水泵的投入和退出,使水库水位保持在正常的范围内,并保证正常出水。当水位过高、过低时均设置声光报警,提示值班员注意,启动或停止注水水泵,以保证水库水位的正常。2 系统组成 本系统采用:变频器+继电器控制的控制系统,由变频器、PID调节器、压力变送器、水位控制器以及接触器、继电器、指示灯、风机等部分组成,采用变频调速技术,对水泵M5进行无极平滑调速,实现变频/工频两种控制,对M1~M4进行工频控制,利用压力、水位传感器来检测信号,用压力信号来控制变频器实现水泵电机的运行,保证供水管网压力的恒定。同时用继电器、接触器实现其它的水泵的控制,并实现报警等操作。接触器的额定电流要大于或者等于控制电路电流,电压也要满足电动机的额定电压。通过比较选择,最后确定型号为:CJ10 —600/10,其中电流选择400 A。考虑到电机对电流的冲击影响,熔断器选择型号为:RM10—600,熔体为600 A。由于主电路的额定电流为350.8 A,选择热继电器为JR系列,电流为400 A。3 主电路 本系统包括5台水泵电动机,其中M1的功率为45 kW,M2为22 kW,M3为22 kW,M4为22 kW,M5为160 kW。M1~M4 4个电机用一般的工频电源,M5由变频器控制,以实现变频调速。由于文中设计的供水系统使用恒压控制策略,需要在型号选择上考虑满足电压、电流和功率的匹配问题,本系统采用富士变频器,其型号为FRN160PS-4JE。根据城市一年四季用水量和一天24小时用水量的变化规律,将供水压力分为:0.3 Mpa、0.35 Mpa、0.4Mpa、0.45 Mpa、0.5 Mpa 5档,在不同的时间断,系统采用不同的供水水压,以达到充分节能的目的。本系统为了工人师傅在运行过程中的维修及调试方便,设置了手动调整功能。系统的主回路图如图2所示。F为频率计,监视记录频率值。W为手动调频电位器。A,U为电流、电压表用于监测电网三相电压、电流。

主控制回路,由接触器、继电器、电铃、显示灯、风机等部分组成,完成变频器的启/停,手动/自动转换、故障报警等功能。