远程供水变频调速计算机控制系统设计_李洪斌.pdf

远程供水变频调速计算机控制系统设计 山东大学　李洪斌　张承慧　宋军　万军 　　摘要: 针对某水厂的实际工况及控制性能要求, 采用 PROFIBUS 现场总线技术构成测控网络, 采用 SIN- AUT 无线通讯装置进行远程信息交换,设计了远程供水变频调速控制系统。在新方案中提出了一种并联水泵 变压变流量运行的优化调度建模方法和优化调度算法。该算法约束条件少, 求解简便,且模型物理意义与实际 工况严格相符,具有较高的精度。仿真实验和运行情况表明:基于新优化算法的控制系统高效节能、运行稳定可 靠。 关键词:供水系统　现场总线　变频调速　优化调度 Design of Variable Frequency Speed Regulation Computer Control System for Long-distance Water Supply Process Li Hongbin　Zhang Chenghui　Song Jun　Wan Jun Abstract: Th e paper p res ents a variable f requ ency speed regulat ion computer contr ol sys tem for long -dis- tance w ater supply proces s b as ed on the op erat ion al situat ion s and cont rol perfor man ce requirement of a plant . It cons ti tu tes a tes t ing and cont roll ing n etw ork by applying PROFIBUS f ield bus techn ology and exchanges infor- mat ion by adop tin g SINAUT w ireless comm unicat ion devices. In the s cheme, w e proposed an opt imal sch edul ing model and it s s olut ion algorithm for variable- pres sure variable- f low operat ion of parallel connected pum ps, w hich h as few cons t rained condit ions and can be res olved easily. Th e model is compat ible w ith th e actu al opera- tion exact ly and has sat isfactory precis ion. Simu lation resul ts and operat ional b ehavior show th at such a cont rol sys tem that is based on the new opt imal schedu ling algorithm has high ef f iciency and good stabilit y. Keywords : w ater sup ply system　fi eld bus　variable frequen cy speed regu lat ion　opt imal sched uling 1　引言 供水问题关系到国计民生, 日益受到世界各 国的普遍重视。在供水系统中, 水泵耗能巨大, 电 耗往往占制水成本的 60%以上, 我国每年水泵的 电能消耗占电能总消耗的 21%以上。因此,通过 对泵站的优化调度来实现节能降耗的研究具有十 分重要的意义。目前国内外水厂采用的自动控制 系统数量不少,就其形式可划分为 SCA DA 系统、 DCS 系统、IPC+ PLC 系统、总线式工业控制机构 成的系统和现场总线系统。其中本文采用的 IPC + PLC 系统是由工业计算机( IPC)和可编程控制 器( PLC)组成的分布控制系统, 其性能可达到 DCS 的要求, 而价格比 DCS 低很多, 开发方便, 在国内水厂中得到了最广泛的应用 [ 1～2] 。 本文根据水泵运行的实际工况,提出了一种 变压变流量并联水泵优化调度模型及求解算法。 全面考虑了供水指标、水泵效率、模型求解运算 量、水泵切换频率等各方面的问题,具有较高的精 度与实用性。应用该模型并与PROFIBUS 现场总 线技术、SINAUT 无线通讯技术和变频调速技术 相结合,为某城市设计了远程供水优化调度系统。 仿真实验和运行情况都表明新算法和新系统取得 了良好的效果。