智能模糊多泵调压供水控制系统

刘雪荣 张钢

【摘要】设计一种智能型模糊控制多泵供水控制器，该控制器通过模糊控制技术和记忆库省去了繁琐的系统参数设定和组态方式设置，使得系统的操作和控制变得简洁、便利，使用方便，便于维护，可实现人性化的应答式智能控制。

【关键词】调压供水；多泵；模糊；智能

引言

现有的多泵供水控制设备普遍具有低功耗节能性能，大多采用的是恒压控制工作原理，各级泵站输出流量的控制和各水池水位的设定和调节控制通过复杂的面板控制参数设定完成，对操作人员的专业性要求较高。针对以上问题，很多控制功能和控制优势因参数设置不合理或冗余而造成资源浪费，当参数设置混时，还需要恢复成厂家出厂默认参数，造成目前的多泵供水控制设备的性能不能充分发挥，不具备控制需求的灵活性。

1.系统要求

控制器在工作时，状态分两种情况：

（1）当小型负载工作时，电源接口端子5接入5V直流电源；负载控制端子4分别接入水泵或变频器（默认5台）与压力传感器或压力表（默认3路）；按下启动按钮2后，剩下工作交给后台芯片中的专家系统进行管理。

（2）当大型负载工作时（最多可接63台水泵），在DeviceNet电路接口7接入DeviceNet网线，电源接口端子5接入5V直流电源；把负载按水泵与压力采样器件挂接在DeviceNet网线13上；然后按下启动按钮2，剩下工作交给后台芯片中的专家系统管理进行处理。

当在以上两种工作状态使用时，在线控制状态信息可以通过液晶显示窗，将电源、小型系统、大型系统、RS485、ISP下载的状态，通过LED状态指示灯给出提示。

在线ISP接口和RS485总线接口，用作在线编程与通讯方式控制。

2.系统设计

2.1 硬件结构及工作状态

智能型模糊控制多泵供水控制器结构框图如图1所示，它主要由控制箱、中央电路板、负载控制端子、电源接口端子、显示指示装置、ISP接口、DeviceNet电路接口几个主要部分组成，在控制箱的上端设置有负载控制端子，在控制箱的中部设置有液晶显示窗，在液晶显示窗的下端设置有状态指示灯，在状态指示灯的下端设置有启动按钮；在控制箱的左端上部设置有电源接口端子，在控制箱左端的中部设置有ISP接口，在控制箱左端的下部设置有电路接口，在控制箱的内部设置有电路板，DeviceNet网线通过电路接口与壳体内部的电路板相连接。

电路板部分是设计系统的硬件核心。中央处理器芯片选用80C32，通过电阻与LED串联组成中断方式故障报警，除保障芯片正常工作的基本系统晶振电路和上电复位和异常手动复位电路外，排电阻与6个内置可编程开关为模糊规则对应的组合编码设计控制接口，芯片80C32为模糊控制与知识库专家系统控制核心。接口设备包括字符型显示液晶模块，以及232RXD、232TXD、485RXD、485TXD组成的可编程选择的ISP在线编程与RS485通讯控制借口，232RXD、232TXD为ISP在线编程外引端子，PIN21为外扩端子。LED1～LED6对应可编程编码控制键KEY1～KEY6为模糊规则路基组合编码状态指示，LED7～LED16为DeviceNet接口电路工作状态指示（LED7～LED16被分装在壳体内仅供设计者调试电路时使用）。

2.2 模糊控制与知识库专家规则系统

传统设计中复杂的面板控制参数的设定和选择组态对于操作人员的专业性要求较高，为解决该问题，本设计通过后台控制的模糊控制箱和控制箱内的知识数据库与专家控制规则实现对水泵参数的设定与控制。采用模糊控制逻辑技术模拟人工控制的推理过程省去许多繁琐的参数设定，实现了简洁人性化的应答控制功能。图2为主要的模糊控制与知识库专家规则系统结构图。根据实际采样多种供水系统的控制参数和提取运行时实际控制效果的反馈控制参数制作知识库存入主控芯片的带掉电保护的E2ROM中，把实时的控制措施优化并只作为专家控制规则。

3.系统测试

通过整机焊接、系统组装与测试，智能模糊多泵调压供水控制系统完成以下主要功能：

（1）采用可编程的选择多种泵工作方式，默认方式可控制5台水泵，通过CAN总线方式和DeviceNetwork协议控制接口最多可控制63台从机；参数调整和设定采用模糊控制逻辑技术模拟人工控制的推理过程实现以下控制功能：自动根据介入控制对象切换控制方式。（接无源远传压力表、有源电压及电流型压力变送器等无需特别设定）；

（2）具有压力测量值防抖动补偿控制功能；具有压力传感器零点和满度补偿功能；

（3）D/A输出控制频率电压为多段可自动选择方式，实现无级整定和控制功能；

（4）具有定时自动倒泵功能；具有小流量水泵睡眠控制功能和应答式随机唤醒功能；

（5）具有缺水自动检测保护功能和外部输入停机保护功能；系统补水控制时，具有超压自动泄水控制功能；具有负载配置情况巡检方式启用或停止供水附属小泵控制功能；

（6）内带看门狗电路，采用数字滤波及多项抗干扰措施，防止软件跑飞；

（7）具有GSM据数据远传控制功能；

4.结束语

该控制器通过模糊控制技术和记忆库省去了繁琐的系统参数设定和组态方式设置，使得系统的操作和控制变得简洁、便利，使用方便，便于维护，可实现人性化的应答式智能控制。

参考文献

[1]刘雪飞.智能型模糊控制多泵供水控制器：中华人民共和国，200920168617[P].2009-8-7

[2]范逸之.利用Visual Basic实现串并行通讯技术[M].清华大学出版社，2001.

[3]刘雪飞.一种单片机复合电路板结构：中华人民共和国，2013205850037[P].2014-2-12.

[4]朱祥云.汽动给水泵仪控系统故障分析与处理[J].电子世界，2014（1）：119.

作者簡介：刘雪荣（1976—），女，吉林吉林人，助工，主要研究方向：系统自动化，工程报价。