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本系统经过分析可知近似为带纯滞后的一阶惯性环节，假设其过程传递函数为： (6)
变频器可近似为一个比例环节，即Wv(s)=50；反馈回路传递函数为Wm(s)=0.03下列公式(7)、(8)可求得PI控制器各参数。当 时，
计算得： ,
PI控制器的传递函数为：
(9)
用MATLAB软件仿真，编程如下：
s1=tf(2,[300,1]);
s2=tf([240,1],[720,0]);
sk=s1*s2*50;
s=feedback(sk,0.03);
step(s);运行后得到的仿真波形图如图12所示
图12 恒压供水系统阶跃响应仿真波形图
加入纯滞后环节后的仿真波形图如图13所示:
图13 加入纯滞后环节后的仿真波形图
从图中可以看出， , 时系统的调节时间较快且能输出稳定的压力信号，完全符合设计的要求。
5. 系统仿真
由于本设计的硬件设备有些昂贵，很难购买进行组装，故采用PLC的仿真对理论分析的可行性进行验证。
本设计采用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行编程仿真。其程序编写界面如图14所示：
图14 程序编写界面
其CPU226和EM235的仿真图如图15所示：
图15 CPU的模拟扩展模块仿真图
仿真软件不能直接接受S7-200的程序代码，必须用编程的“导出”功能将程序转换为扩展名为“awl”的ASCII文件，然后下载到仿真的PLC中进行仿真。供水模式工作在夜晚，1#泵进行变频运行，其仿真图如图16所示：
图16 1#号泵夜晚变频运行仿真图
系统工作在白天模式时，输入节点I0.0高电平发亮，则其输出白天模式运行指示灯（Q1.3）发亮，其变频运行模式图如图17所示：
图17 1#号泵白天变频运行仿真图
系统工作在白天模式时，水池水位上下限信号报警，输入节点I0.0、I0.1高电平发亮，系统停止工作，进行报警，仿真图如图18所示：
图18 系统水位报警仿真图
经过此次的仿真调试，所得的结果完全符合本设计的要求，通过信号的输入实现了恒压供水系统的正常启动、夜间与白天供水模式的正常切换、水位上下线报警等功能。
6. 结束语
本论文是针对城市小区供水的特点，开发设计了一套基于PLC的变频恒压供水系统。该系统通过各个环节的共同作用，保证供水管网压力恒定。该系统不仅能有效保证供水系统管网压力恒定，而且还具有运行可靠、降低能耗、自动化程度高等优点，对现代生活供水方式的发展有一定的参考意义。虽然本设计只是在理论上的论证，缺乏进一步的实物验证，但如果条件允许，还会有更进一步的研究与验证。