智能模糊多泵調壓供水控制系統

劉雪榮 張鋼

【摘要】設計一種智能型模糊控制多泵供水控制器，該控制器通過模糊控制技術和記憶庫省去了繁瑣的系統參數設定和組態方式設置，使得系統的操作和控制變得簡潔、便利，使用方便，便于維護，可實現人性化的應答式智能控制。

【關鍵詞】調壓供水；多泵；模糊；智能

引言

現有的多泵供水控制設備普遍具有低功耗節能性能，大多采用的是恒壓控制工作原理，各級泵站輸出流量的控制和各水池水位的設定和調節控制通過復雜的面板控制參數設定完成，對操作人員的專業性要求較高。針對以上問題，很多控制功能和控制優勢因參數設置不合理或冗余而造成資源浪費，當參數設置混時，還需要恢復成廠家出廠默認參數，造成目前的多泵供水控制設備的性能不能充分發揮，不具備控制需求的靈活性。

1.系統要求

控制器在工作時，狀態分兩種情況：

（1）當小型負載工作時，電源接口端子5接入5V直流電源；負載控制端子4分別接入水泵或變頻器（默認5臺）與壓力傳感器或壓力表（默認3路）；按下啟動按鈕2后，剩下工作交給后臺芯片中的專家系統進行管理。

（2）當大型負載工作時（最多可接63臺水泵），在DeviceNet電路接口7接入DeviceNet網線，電源接口端子5接入5V直流電源；把負載按水泵與壓力采樣器件掛接在DeviceNet網線13上；然后按下啟動按鈕2，剩下工作交給后臺芯片中的專家系統管理進行處理。

當在以上兩種工作狀態使用時，在線控制狀態信息可以通過液晶顯示窗，將電源、小型系統、大型系統、RS485、ISP下載的狀態，通過LED狀態指示燈給出提示。

在線ISP接口和RS485總線接口，用作在線編程與通訊方式控制。

2.系統設計

2.1 硬件結構及工作狀態

智能型模糊控制多泵供水控制器結構框圖如圖1所示，它主要由控制箱、中央電路板、負載控制端子、電源接口端子、顯示指示裝置、ISP接口、DeviceNet電路接口幾個主要部分組成，在控制箱的上端設置有負載控制端子，在控制箱的中部設置有液晶顯示窗，在液晶顯示窗的下端設置有狀態指示燈，在狀態指示燈的下端設置有啟動按鈕；在控制箱的左端上部設置有電源接口端子，在控制箱左端的中部設置有ISP接口，在控制箱左端的下部設置有電路接口，在控制箱的內部設置有電路板，DeviceNet網線通過電路接口與殼體內部的電路板相連接。

電路板部分是設計系統的硬件核心。中央處理器芯片選用80C32，通過電阻與LED串聯組成中斷方式故障報警，除保障芯片正常工作的基本系統晶振電路和上電復位和異常手動復位電路外，排電阻與6個內置可編程開關為模糊規則對應的組合編碼設計控制接口，芯片80C32為模糊控制與知識庫專家系統控制核心。接口設備包括字符型顯示液晶模塊，以及232RXD、232TXD、485RXD、485TXD組成的可編程選擇的ISP在線編程與RS485通訊控制借口，232RXD、232TXD為ISP在線編程外引端子，PIN21為外擴端子。LED1～LED6對應可編程編碼控制鍵KEY1～KEY6為模糊規則路基組合編碼狀態指示，LED7～LED16為DeviceNet接口電路工作狀態指示（LED7～LED16被分裝在殼體內僅供設計者調試電路時使用）。

2.2 模糊控制與知識庫專家規則系統

傳統設計中復雜的面板控制參數的設定和選擇組態對于操作人員的專業性要求較高，為解決該問題，本設計通過后臺控制的模糊控制箱和控制箱內的知識數據庫與專家控制規則實現對水泵參數的設定與控制。采用模糊控制邏輯技術模擬人工控制的推理過程省去許多繁瑣的參數設定，實現了簡潔人性化的應答控制功能。圖2為主要的模糊控制與知識庫專家規則系統結構圖。根據實際采樣多種供水系統的控制參數和提取運行時實際控制效果的反饋控制參數制作知識庫存入主控芯片的帶掉電保護的E2ROM中，把實時的控制措施優化并只作為專家控制規則。

3.系統測試

通過整機焊接、系統組裝與測試，智能模糊多泵調壓供水控制系統完成以下主要功能：

（1）采用可編程的選擇多種泵工作方式，默認方式可控制5臺水泵，通過CAN總線方式和DeviceNetwork協議控制接口最多可控制63臺從機；參數調整和設定采用模糊控制邏輯技術模擬人工控制的推理過程實現以下控制功能：自動根據介入控制對象切換控制方式。（接無源遠傳壓力表、有源電壓及電流型壓力變送器等無需特別設定）；

（2）具有壓力測量值防抖動補償控制功能；具有壓力傳感器零點和滿度補償功能；

（3）D/A輸出控制頻率電壓為多段可自動選擇方式，實現無級整定和控制功能；

（4）具有定時自動倒泵功能；具有小流量水泵睡眠控制功能和應答式隨機喚醒功能；

（5）具有缺水自動檢測保護功能和外部輸入停機保護功能；系統補水控制時，具有超壓自動泄水控制功能；具有負載配置情況巡檢方式啟用或停止供水附屬小泵控制功能；

（6）內帶看門狗電路，采用數字濾波及多項抗干擾措施，防止軟件跑飛；

（7）具有GSM據數據遠傳控制功能；

4.結束語

該控制器通過模糊控制技術和記憶庫省去了繁瑣的系統參數設定和組態方式設置，使得系統的操作和控制變得簡潔、便利，使用方便，便于維護，可實現人性化的應答式智能控制。

參考文獻

[1]劉雪飛.智能型模糊控制多泵供水控制器：中華人民共和國，200920168617[P].2009-8-7

[2]范逸之.利用Visual Basic實現串并行通訊技術[M].清華大學出版社，2001.

[3]劉雪飛.一種單片機復合電路板結構：中華人民共和國，2013205850037[P].2014-2-12.

[4]朱祥云.汽動給水泵儀控系統故障分析與處理[J].電子世界，2014（1）：119.

作者簡介：劉雪榮（1976—），女，吉林吉林人，助工，主要研究方向：系統自動化，工程報價。