人工智能温控器/调节仪在恒压供水中的应用

一、产品简介  

    虹润NHR-5300人工智能温控器/调节仪采用真正的人工智能算式，仪表启动自整定功能，可以根据被控对象的特性，自动寻找适合参数以达到很好的控制效果，无需人工自整定参数。控温精度基本达±0.1℃，无超调、欠调，达国际先进水平。可与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、容量、力等物理量的测量显示，并配合各种执行器对电加热设备和电磁、电动阀进行PID调节和控制、报警控制、数据采集等功能。适用于工业炉，电炉，烘箱，试验设备，注塑机械，包装机械，食品机械，印刷机械等行业。二、工作原理及解决办法

    引言 

    恒压供水在工业和民用供水系统中已普遍使用，由于系统的负荷变化的不确定性，采用传统的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采用多种进口的调节器，系统的动态特性指标总是不稳定，通过实际应用中的对比发现，应用模糊控制理论形成的控制方案在恒压系统中有较好的效果。在实施过程中选用了NHR-5300人工智能调节器作为主控制器，结合FX1N PLC逻辑控制功能很好地实现了水厂的全自动化恒压供水。对于单独采用PLC实现压力和逻辑控制方案，由于PLC的运算能力不足编写一个完善的模糊控制算法比较困难，而且参数的调整也比较麻烦，所以所提出的方案具有较高的性价比。

    工作原理 

    系统主要由NHR-5300工智能调节器、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，为节约成本，只用1台变频器，3台水泵的其中2台可以采用变频调速，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NHR-5300仪表，与设定值比较得到压力误差和误差变化率，经NHR-5300特有的模糊、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。通过调节频率从而使出水管压达到要求指标。当用户和水量增加时，在一台水泵变频达到50Hz仍不能满足供水压力要求，PLC将检测到NHR-5300调节器的压力低信号，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NHR-5300调节器的水压高信号后，将其中1台工频水泵退出运行。

    系统运行时，变频器是固定控制某一台水泵，不实施多台水泵切换的方法。这样可以避免频繁切换对系统及变频器造成的冲击，并具有较高的可靠性。同时也考虑到灵活性及检修等方面，系统可采用手动方式选择2台水泵中的1台变频运行，也可以减少某1台水泵长期低频运行所造成的损耗。

    虹润NHR-5300人工智能温控器/调节仪具有模糊逻辑PID调节及参数自整定功能的先进控制算法。在误差大时，运用模糊法进行调节，以消除PID饱和积分现象；当误差减小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果优化。其具有无超调、高精度、参数确定简单，对复杂对象也能获得较好控制效果等特点。其整体调节效果比一般的PID算法更明显。这一点在系统调试中得到验证，起初选用日本生产的单纯PID调节器，在用水量变化和水泵投退过程中，其超调量和稳定时间均不理想，在改用NHR-5300智能仪表后，其动态、静态指标均满足了要求。

三、结束语 

    系统采用NHR-5300人工智能温控器/调节仪和 PLC相结合的变频调速恒压供水方案已在现场运行多年，情况表明：

    (1)用NHR人工智能调节器，采用模糊控制和PID结合的控制方案，发挥了2种控制器的优点，达到较好的动态和稳态指标，对系统压力调节具有恢复时间快、超调小等优点。其自整定功能为用户提供了一种方便快捷的参数设置方法，系统稳定误差在 ±0.01Mpa。