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摘 要：随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，水资源浪费和污染变得越来越严重，居民生活用水和饮用水变得相当紧缺。传统的供水系统中往往利用高位水塔、水箱等对用户供水，这种供水系统成本高能耗大，容易引起水质的二次污染，而且供水量小不能满足城镇居民的正常用水需求。所以，设计一个节能高效的先进供水系统是十分必要的。在查阅大量的相关文献后，决定采用模糊控制与传统PID控制器相结合的方法来控制供水系统。
关键词：变频；恒压供水；模糊PID控制
水资源和电能在我们的日常生活和工作中起着至关重要的作用，虽然我们国家资源丰富，但资源的浪费和污染也非常严重，所以做好节能减排的工作是非常迫切的。为了能够满足城市高效节能的供水要求，应该对从前的供水系统进行优化，把从前传统的供水系统转变成恒压变频供水系统，提高供水系统的自动化控制程度，增强中小城市供水系统的性能，科学合理的降低供水能耗、实现高效供水。
在以前的供水系统中传统的PID控制方式已经取得了较好的控制效果，而本文通过传统PID控制方式与模糊控制方法相结合，来探索一种更好的控制策略，提升恒压供水系统的供水性能。这种新的供水控制策略可以使得供水节能效果更显著，操作更加简单，调节时间大大的缩短，提升恒压供水的稳定性、安全性，为人民的生产生活做好保障。这种供水系统的应用范围非常广，既可以用于中小城市的市政供水又可以用于化工和其他工业用水中。
目前，恒压变频供水方式是新型的供水方式，它可以灵活的控制水泵的转速来改变供水管网的水流量，当用水流量较大时，系统的各台水泵逐渐启动，并利用变频/工频切换来实现供水管网的水压恒定，以保证用户正常用水；而夜间用水量减少时，恒压变频供水系统将根据用水情况逐渐减少工作的水泵数量，并通过工频切换为变频的方式实现管网水压的恒定，保证供水流量一直跟随用水流量的变化而变化。
供水的目的是为了满足用户的用水需求，而用水流量和供水流量是影响供水管网压力的最直接原因。当系统的供水量小于用水量时，管网水压下降；当供水量等于用水量时，管网水压恒定；当供水量大于用水量时，管网水压上升。由此可见，供水管网的压力是反映供求之间矛盾的关键。因此，可将供水管网的水压作为检测量，由系统根据管网水压的变化改变水泵机组的频率，进而调节供水量，实现供水流量和用水流量之间的动态平衡，使恒压变频供水系统稳定地工作在管网水压的设定值。
变频技术简单地说就是把直流电变换为电压和频率可变的交流电，或者把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压和频率可变的交流电。前者即将直流电转变为电压和频率可变的交流电需要经过逆变的过程，而后者即将电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压和频率可变交流电需要经由整流和逆变两个过程，逆变是整流的逆向过程。在这些变化过程中，电源频率均发生了变化。
近年来，恒压供水系统通常结合变频调速根据管网压力的变化情况通过微机监测和运算，自动地调节水泵转速以满足用户用水的要求。这样的供水系统具有显著的节能效果和可靠地稳定性，因此是目前最合理的先进供水系统。
恒压变频供水系统将可编程控制器作为控制中心，通过检测实际管网水压与管网水压的设定值进行比较，经运算处理后输出控制信号改变水泵的工作频率，使供水系统自动稳定于设定的管网压力值，实现管网水压的闭环调节。当用水量增加时，系统调节水泵的工作频率使水泵的转速提高，加大供水量；当用水量减少时，系统调节水泵的工作频率使水泵的转速减小，进而减少供水量，这样既保证了供水效率又满足了用户对水压的要求，实现了“用多少水，供多少水”。
这种供水方式不需要建造高位水箱、水塔等，既节约了成本，又没有了水质二次污染的可能，是一种理想化的供水方式。这种供水方式是目前较先进的供水方式，比传统的供水方式可靠性更高，稳定性更好，既节能环保又安全高效，自动化水平高，而且经济实惠。并且这种变频供水系统在生活中的应用越来越广，范围越来越大，不仅适用于工厂、学校、居民区等用水场合，也适用于各种自来水厂、供暖循环用水系统和工厂循环冷却水系统等。
恒压变频供水系统的发展离不开变频调速技术，变频调速技术是恒压变频供水系统的核心。通过调查研究发现国外都是采用一台水泵配一台变频器的方式，这样就要求在一套供水系统中有多少台水泵机组就要有多少台变频器，成本较高，加大了生产投入。随着变频技术在供水系统中的应用越来越广泛，大家逐渐发现并认同恒压变频供水系统具有明显的节能效果，自动化水平高，而且还具有高稳定性和较强的可靠性。很多国外生产厂家最先发现商机，开始完善变频器的功能，生产出可以应用于供水系统的变频器。像日本Samco公司，就推出了高度集成的供水基板，這种供水基板是将多种硬件设备集成在一起，然后通过命令等形式完成其控制功能，这种基板上拥有配备齐全的功能模块，可以直接控制基板里边的电磁接触器动作，并且具备“变频泵固定模式”和“变频泵循环模式”两种形式。但是这种专用的变频器基板构成的供水系统最多只能有7台水泵机组。这种配置虽然将电路高度集成化，降低了生产成本，但系统的动态性能和稳定性不高，局限了系统本身的带负载能力，而且输出接口的扩展功能没有灵活性，无法实现数据通信，不能用于要求较高的供水系统，在实际应用过程中会产生很大的局限性。
目前在做变频恒压供水系统时，国内很多公司都采用了与国外一样的控制方式构成供水系统的闭环调节，即单台变频器带动单台泵或者单台变频器控制多个泵。在这些供水系统中有的企业为了节省成本采用单片机及相应的软件予以实现。如原深圳华为电气公司，推出了无需外接PLC和PID调节器的恒压供水专用变频器（5.5kw-22kw），这种专用变频器很多最多控制4台电动机 ，操作不太方便，同时其输出接口限制了带负载容量，又不具有数据通信功能，而且在系统的节能性、开放性、稳定性等方面还远远不能满足用户的需要，是以只可把它用于用水需求小系统。还有一些公司采用传统的PID控制方式，并将可编程逻辑控制器与通用变频器一起使用来构成供水系统，并配合触摸屏、组态软件等监控软件等。这种控制方法比较集约化，节约成本，而且系统的可靠性提高，方便工作人员集中管理，并且系统的编程和调试操作简单。
随着科技的发展，电气电子行业的产品不断地更新换代，变频器也逐渐的被广泛应用。在恒压供水系统中，这种应用已经不再陌生，恒压变频供水系统的系统性能也在不断改善。为了能更好的应用于工业生产和人民生活，通常结合先进算法对恒压变频调速系统进行设计以提高变频恒压供水系统的性能。
参考文献
[1] 王凯. 基于模糊PID的恒压供水系统研究[D]. 淄博：山东理工大学，2009.
[2] 周峰. 基于西门子PLC控制器的恒压供水系统设计[D].天津：天津大学，2010.
[3] 黄辉. 高效变频恒压供水系统研制与应用[D].杭州：浙江工业大学，2012.
[4] 刘汪龙. 基于变频调速的高楼供水系统变压运行机理及控制策略研究[D]. 长沙：中南大学，2012.
[5] 宋星. 基于组态、变频器和PLC控制的恒压供水系统[D]. 合肥：安徽大学，2010.
[6] 张德田. 基于模糊控制的变频调速在恒压供水系统中的应用研究[D]. 保定：华北电力大学，2012.
[7] 曾光奇. 模糊控制理论与工程应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2006：112～146.
[8] 向启明. 关于变频恒压供水控制系统的研究[J]. 中国高新技术企业，2013，9（252）：14～15.
关键词：变频；恒压供水；模糊PID控制
水资源和电能在我们的日常生活和工作中起着至关重要的作用，虽然我们国家资源丰富，但资源的浪费和污染也非常严重，所以做好节能减排的工作是非常迫切的。为了能够满足城市高效节能的供水要求，应该对从前的供水系统进行优化，把从前传统的供水系统转变成恒压变频供水系统，提高供水系统的自动化控制程度，增强中小城市供水系统的性能，科学合理的降低供水能耗、实现高效供水。
在以前的供水系统中传统的PID控制方式已经取得了较好的控制效果，而本文通过传统PID控制方式与模糊控制方法相结合，来探索一种更好的控制策略，提升恒压供水系统的供水性能。这种新的供水控制策略可以使得供水节能效果更显著，操作更加简单，调节时间大大的缩短，提升恒压供水的稳定性、安全性，为人民的生产生活做好保障。这种供水系统的应用范围非常广，既可以用于中小城市的市政供水又可以用于化工和其他工业用水中。
目前，恒压变频供水方式是新型的供水方式，它可以灵活的控制水泵的转速来改变供水管网的水流量，当用水流量较大时，系统的各台水泵逐渐启动，并利用变频/工频切换来实现供水管网的水压恒定，以保证用户正常用水；而夜间用水量减少时，恒压变频供水系统将根据用水情况逐渐减少工作的水泵数量，并通过工频切换为变频的方式实现管网水压的恒定，保证供水流量一直跟随用水流量的变化而变化。
供水的目的是为了满足用户的用水需求，而用水流量和供水流量是影响供水管网压力的最直接原因。当系统的供水量小于用水量时，管网水压下降；当供水量等于用水量时，管网水压恒定；当供水量大于用水量时，管网水压上升。由此可见，供水管网的压力是反映供求之间矛盾的关键。因此，可将供水管网的水压作为检测量，由系统根据管网水压的变化改变水泵机组的频率，进而调节供水量，实现供水流量和用水流量之间的动态平衡，使恒压变频供水系统稳定地工作在管网水压的设定值。
变频技术简单地说就是把直流电变换为电压和频率可变的交流电，或者把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压和频率可变的交流电。前者即将直流电转变为电压和频率可变的交流电需要经过逆变的过程，而后者即将电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压和频率可变交流电需要经由整流和逆变两个过程，逆变是整流的逆向过程。在这些变化过程中，电源频率均发生了变化。
近年来，恒压供水系统通常结合变频调速根据管网压力的变化情况通过微机监测和运算，自动地调节水泵转速以满足用户用水的要求。这样的供水系统具有显著的节能效果和可靠地稳定性，因此是目前最合理的先进供水系统。
恒压变频供水系统将可编程控制器作为控制中心，通过检测实际管网水压与管网水压的设定值进行比较，经运算处理后输出控制信号改变水泵的工作频率，使供水系统自动稳定于设定的管网压力值，实现管网水压的闭环调节。当用水量增加时，系统调节水泵的工作频率使水泵的转速提高，加大供水量；当用水量减少时，系统调节水泵的工作频率使水泵的转速减小，进而减少供水量，这样既保证了供水效率又满足了用户对水压的要求，实现了“用多少水，供多少水”。
这种供水方式不需要建造高位水箱、水塔等，既节约了成本，又没有了水质二次污染的可能，是一种理想化的供水方式。这种供水方式是目前较先进的供水方式，比传统的供水方式可靠性更高，稳定性更好，既节能环保又安全高效，自动化水平高，而且经济实惠。并且这种变频供水系统在生活中的应用越来越广，范围越来越大，不仅适用于工厂、学校、居民区等用水场合，也适用于各种自来水厂、供暖循环用水系统和工厂循环冷却水系统等。
恒压变频供水系统的发展离不开变频调速技术，变频调速技术是恒压变频供水系统的核心。通过调查研究发现国外都是采用一台水泵配一台变频器的方式，这样就要求在一套供水系统中有多少台水泵机组就要有多少台变频器，成本较高，加大了生产投入。随着变频技术在供水系统中的应用越来越广泛，大家逐渐发现并认同恒压变频供水系统具有明显的节能效果，自动化水平高，而且还具有高稳定性和较强的可靠性。很多国外生产厂家最先发现商机，开始完善变频器的功能，生产出可以应用于供水系统的变频器。像日本Samco公司，就推出了高度集成的供水基板，這种供水基板是将多种硬件设备集成在一起，然后通过命令等形式完成其控制功能，这种基板上拥有配备齐全的功能模块，可以直接控制基板里边的电磁接触器动作，并且具备“变频泵固定模式”和“变频泵循环模式”两种形式。但是这种专用的变频器基板构成的供水系统最多只能有7台水泵机组。这种配置虽然将电路高度集成化，降低了生产成本，但系统的动态性能和稳定性不高，局限了系统本身的带负载能力，而且输出接口的扩展功能没有灵活性，无法实现数据通信，不能用于要求较高的供水系统，在实际应用过程中会产生很大的局限性。
目前在做变频恒压供水系统时，国内很多公司都采用了与国外一样的控制方式构成供水系统的闭环调节，即单台变频器带动单台泵或者单台变频器控制多个泵。在这些供水系统中有的企业为了节省成本采用单片机及相应的软件予以实现。如原深圳华为电气公司，推出了无需外接PLC和PID调节器的恒压供水专用变频器（5.5kw-22kw），这种专用变频器很多最多控制4台电动机 ，操作不太方便，同时其输出接口限制了带负载容量，又不具有数据通信功能，而且在系统的节能性、开放性、稳定性等方面还远远不能满足用户的需要，是以只可把它用于用水需求小系统。还有一些公司采用传统的PID控制方式，并将可编程逻辑控制器与通用变频器一起使用来构成供水系统，并配合触摸屏、组态软件等监控软件等。这种控制方法比较集约化，节约成本，而且系统的可靠性提高，方便工作人员集中管理，并且系统的编程和调试操作简单。
随着科技的发展，电气电子行业的产品不断地更新换代，变频器也逐渐的被广泛应用。在恒压供水系统中，这种应用已经不再陌生，恒压变频供水系统的系统性能也在不断改善。为了能更好的应用于工业生产和人民生活，通常结合先进算法对恒压变频调速系统进行设计以提高变频恒压供水系统的性能。
参考文献
[1] 王凯. 基于模糊PID的恒压供水系统研究[D]. 淄博：山东理工大学，2009.
[2] 周峰. 基于西门子PLC控制器的恒压供水系统设计[D].天津：天津大学，2010.
[3] 黄辉. 高效变频恒压供水系统研制与应用[D].杭州：浙江工业大学，2012.
[4] 刘汪龙. 基于变频调速的高楼供水系统变压运行机理及控制策略研究[D]. 长沙：中南大学，2012.
[5] 宋星. 基于组态、变频器和PLC控制的恒压供水系统[D]. 合肥：安徽大学，2010.
[6] 张德田. 基于模糊控制的变频调速在恒压供水系统中的应用研究[D]. 保定：华北电力大学，2012.
[7] 曾光奇. 模糊控制理论与工程应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2006：112～146.
[8] 向启明. 关于变频恒压供水控制系统的研究[J]. 中国高新技术企业，2013，9（252）：14～15.