本發(fā)明屬于建筑供排水技術領域，具體涉及一種基于PLC的不等量同步恒壓供水系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術：

城市管網的供水壓一般只能保證6層以下樓房的用水，6層以上均需提升水壓才能滿足用水需求。以前大多采用傳統(tǒng)的水塔、水箱等設備，通過水泵提升水量至高出實際用水的高度，增大了水泵的功率和能量損耗，而且設備占地廣、投資較大，已經越來越不能滿足現(xiàn)代化的供水需求。

現(xiàn)有技術中常通過變頻水泵來實現(xiàn)水壓的調節(jié)，每個水泵均利用變頻控制器來改變水泵的轉速，來調節(jié)水泵的流量和壓力，變頻控制器上一般都有閉環(huán)控制功能，可以根據壓力信號自動控制運行，達到恒壓供水的一種供排水設備。全變頻控制技術以三臺工作泵作為參照系統(tǒng)，目的是使所有水泵運行都在效率區(qū)。然而，現(xiàn)有技術中的變頻水泵通常采用等量同步的控制方式，控制水泵機組在效率區(qū)內，但其水泵機組的能耗較高，增大了供水系統(tǒng)的運行成本，無法達到節(jié)能、節(jié)水的目的。

因此，鑒于上述問題有必要提供一種基于PLC的不等量同步恒壓供水系統(tǒng)及其控制方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于PLC的不等量同步恒壓供水系統(tǒng)及其控制方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術方案如下：

一種基于PLC的不等量同步恒壓供水系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

水泵機組，包括若干額定功率不同的變頻水泵，每個變頻水泵上連接有變頻控制器；

壓力檢測裝置，用于檢測用戶管網內的水壓；

PLC控制單元，用于根據壓力檢測裝置檢測到的水壓控制水泵機組中的變頻水泵以不等量同步的方式運行。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述PLC控制單元包括：

A/D轉換模塊，用于將檢測到的水壓模擬量轉換為電信號；

PID計算模塊，用于對檢測到的水壓與預設水壓閾值的差值進行PID計算；

D/A轉換模塊，用于將PID計算后的數字信號轉換為水泵機組的控制信號，控制水泵機組的運行方式。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述水泵機組包括1個額定功率為P1的第一變頻水泵及2個額定功率為P2的第二變頻水泵，且P1∶P2＝1∶2。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一變頻水泵以額定頻率運行，2個第二變頻水泵等量同步運行。

本發(fā)明另一實施例提供的技術方案如下：

一種基于PLC的不等量同步恒壓供水系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括：

S1、壓力檢測裝置檢測用戶管網內的水壓；

S2、將檢測到的水壓與預設水壓閾值進行比較；

S3、根據比較結果控制各個變頻水泵的開閉，并通過變頻控制器控制各變頻水泵的運行頻率，以對水泵機組進行不等量同步的恒壓控制。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S2具體為：

將壓力檢測裝置檢測到的水壓模擬量轉化為電信號；

將檢測到的水壓與預設水壓閾值進行比較，得到兩者的差值，并將兩者的差值進行PID計算，得到計算后的數字信號；

將PID計算后的數字信號轉換為水泵機組的控制信號。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述水泵機組包括1個額定功率為P1的第一變頻水泵及2個額定功率為P2的第二變頻水泵，且P1∶P2＝1∶2。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一變頻水泵以額定頻率運行，2個第二變頻水泵等量同步運行。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S3包括：

改變第一變頻水泵的運行頻率；

等量同步改變第二變頻水泵的運行頻率。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明中采用不同功率的水泵機組，并采用不等量同步的全變頻控制方式進行控制，有效增大了供水系統(tǒng)的效率，能夠達到節(jié)水、節(jié)能的目的；

通過PLC進行控制，簡單方便，能夠實現(xiàn)水泵的無級調速，從而使管網水壓連續(xù)變化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一具體實施方式中基于PLC的不等量同步恒壓供水系統(tǒng)的模塊示意圖；

圖2為本發(fā)明一具體實施方式中PLC控制單元的模塊示意圖；

圖3為本發(fā)明一具體實施方式中基于PLC的不等量同步恒壓供水系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖所示的具體實施方式對本發(fā)明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護范圍內。

參圖1所示，本發(fā)明一具體實施方式中的一種基于PLC的不等量同步恒壓供水系統(tǒng)，其包括：

水泵機組10，包括若干額定功率不同的變頻水泵，每個變頻水泵上連接有變頻控制器，優(yōu)選地，本實施方式中以3個變頻水泵為例進行說明，包括1個額定功率為P1的第一變頻水泵11及2個額定功率為P2的第二變頻水泵12，且P1∶P2＝1∶2，第一變頻水泵11、第二變頻水泵12分別通過第一變頻控制器111、第二變頻控制器控制其運行頻率；

壓力檢測裝置20，用于檢測用戶管網內的水壓，壓力檢測裝置可以為壓力傳感器或壓力變送器；

PLC控制單元30，用于根據壓力檢測裝置20檢測到的水壓控制水泵機組10中的變頻水泵以不等量同步的方式運行。

具體地，參圖2所示，本實施方式中的PLC控制單元30包括：

A/D轉換模塊31，用于將檢測到的水壓模擬量轉換為電信號；

PID計算模塊32，用于對檢測到的水壓與預設水壓閾值的差值進行PID計算；

D/A轉換模塊33，用于將PID計算后的數字信號轉換為水泵機組的控制信號，控制水泵機組的運行方式。

本實施方式中的第一變頻水泵11、第二變頻水泵12是由第一變頻控制器111、第二變頻控制器分別控制、可以進行變頻調整的水泵，用以根據用水量的變化改變電機的轉速，以維持管網的水壓恒定。優(yōu)選地，本實施方式中通過第一變頻控制器111控制第一變頻水泵11的頻率為25Hz，通過兩個第二變頻控制器121等量同步控制兩個第二變頻水泵12的運行頻率。

在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測用戶管網內的水壓。管網水壓信號反映的是用戶管網的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號。此信號是模擬信號，讀入PLC控制單元30時，需進行A/D轉換。另外為加強系統(tǒng)的可靠性，還需對供水的上限壓力和下限壓力用電接點壓力表進行檢測，檢測結果可以送給PLC控制單元30，作為數字量輸入。

恒壓供水系統(tǒng)通過安裝在用戶供水管道上的壓力檢測裝置20實時地測量參考點的水壓，檢測管網出水壓力，并將其轉換為4～20mA的電信號，此檢測信號是實現(xiàn)恒壓供水的關鍵參數。由于電信號為模擬量，故必須通過PLC控制單元30的A/D轉換模塊31才能讀入并與設定值進行比較，將比較后的偏差值通過PID計算模塊32進行PID運算，再將運算后的數字信號通過D/A轉換模塊33轉換成模擬信號作為變頻控制器的輸入信號，控制變頻控制器的輸出頻率，從而控制電動機的轉速，進而控制水泵的供水流量，最終使用戶供水管道上的壓力恒定，實現(xiàn)工頻-變頻-工頻的恒壓供水。

另外，為了保證供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，各個變頻控制器的功率需大于對應變頻水泵的功率，而不能小于或等于對應變頻水泵的功率。

相應地，參圖3所示，一種基于PLC的不等量同步恒壓供水系統(tǒng)的控制方法，具體包括：

S1、壓力檢測裝置檢測用戶管網內的水壓；

S2、將檢測到的水壓與預設水壓閾值進行比較；

S3、根據比較結果控制各個變頻水泵的開閉，并通過變頻控制器控制各變頻水泵的運行頻率，以對水泵機組進行不等量同步的恒壓控制。

其中，步驟S2具體為：

將壓力檢測裝置檢測到的水壓模擬量轉化為電信號；

將檢測到的水壓與預設水壓閾值進行比較，得到兩者的差值，并將兩者的差值進行PID計算，得到計算后的數字信號；

將PID計算后的數字信號轉換為水泵機組的控制信號。

進步一地，步驟S3包括：

改變第一變頻水泵的運行頻率；

等量同步改變第二變頻水泵的運行頻率。

上述實施方式中每臺變頻水泵都配置變頻控制器，第一變頻水泵11、第二變頻水泵12的額定功率之比為1∶2，這種組合方式擴大了水泵有效區(qū)的范圍。

另外，與現(xiàn)有技術中全變頻等量同步的供水系統(tǒng)相比，本實施方式中供水系統(tǒng)的效率區(qū)的范圍有明顯增大，能夠達到節(jié)水、節(jié)能的目的。

由以上技術方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明中采用不同功率的水泵機組，并采用不等量同步的全變頻控制方式進行控制，有效增大了供水系統(tǒng)的效率，能夠達到節(jié)水、節(jié)能的目的；

通過PLC進行控制，簡單方便，能夠實現(xiàn)水泵的無級調速，從而使管網水壓連續(xù)變化。

應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。