虹潤NHR-5300人工智能溫控器/調節(jié)儀在恒壓供水中的應用

一、產(chǎn)品簡介  

    虹潤NHR-5300人工智能溫控器/調節(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，自動尋找最優(yōu)參數(shù)以達到很好的控制效果，無需人工自整定參數(shù)?？販鼐然具_±0.1℃，無超調、欠調，達國際先進水平。可與各類傳感器、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)行器對電加熱設備和電磁、電動閥進行PID調節(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，試驗設備，注塑機械，包裝機械，食品機械，印刷機械等行業(yè)。二、工作原理及解決辦法

    引言 

    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)特性指標很難收到理想的效果。在恒壓供水自動化控制系統(tǒng)的設計初期曾采用多種進口的調節(jié)器，系統(tǒng)的動態(tài)特性指標總是不穩(wěn)定，通過實際應用中的對比發(fā)現(xiàn)，應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NHR-5300人工智能調節(jié)器作為主控制器，結合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。對于單獨采用PLC實現(xiàn)壓力和邏輯控制方案，由于PLC的運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臺可以采用變頻調速，這樣在某1臺故障或維護時可以切換到另1臺進行變頻控制。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，與設定值比較得到壓力誤差和誤差變化率，經(jīng)NHR-5300特有的模糊、PID相結合的控制算法運算后，將輸出控制信號（4~20mA）送到變頻器控制端。通過調節(jié)頻率從而使出水管壓達到要求指標。當用戶和水量增加時，在一臺水泵變頻達到50Hz仍不能滿足供水壓力要求，PLC將檢測到NHR-5300調節(jié)器的壓力低信號，按其邏輯及工藝要求，加入另1臺水泵工頻運行；同樣，在用戶用水量下降，PLC通過收到NHR-5300調節(jié)器的水壓高信號后，將其中1臺工頻水泵退出運行。

    系統(tǒng)運行時，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臺變頻運行，也可以減少某1臺水泵長期低頻運行所造成的損耗。

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

三、結束語 

    系統(tǒng)采用NHR-5300人工智能溫控器/調節(jié)儀和 PLC相結合的變頻調速恒壓供水方案已在現(xiàn)場運行多年，情況表明：

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