本實(shí)用新型屬于供水調(diào)壓設(shè)備，尤其涉及一套應(yīng)用PLC控制技術(shù)的智能變頻調(diào)壓裝置，適合連接于家庭供水管網(wǎng)。

背景技術(shù)：

增壓泵是用來(lái)給家用自來(lái)水管網(wǎng)增壓的泵，主要用于在用水高峰期家庭管網(wǎng)水壓不夠、高樓低水壓、高層公寓上層水壓不足等情況下的加壓?，F(xiàn)有的增壓泵一般直接連接在自來(lái)水管道上，利用水壓來(lái)控制，泵體內(nèi)水壓下降時(shí)自動(dòng)增加一定壓力值，但這致使有時(shí)壓力值過(guò)大而造成機(jī)器損害，同時(shí)也浪費(fèi)較多電能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種智能變頻調(diào)壓裝置，解決現(xiàn)有增壓泵壓力控制精度不夠的問(wèn)題，以達(dá)到無(wú)誤差的恒壓控制。

本實(shí)用新型所提供的一種智能變頻調(diào)壓裝置，包括第一壓力傳感器、第一蝶閥、水泵、止回閥、第二蝶閥、電磁式減壓閥、第二壓力傳感器、可編程控制器、變頻器和PID調(diào)節(jié)器，其特征在于：

所述第一壓力傳感器、第一蝶閥、水泵、止回閥、第二蝶閥、電磁式減壓閥、第二壓力傳感器在進(jìn)水管和出水管之間通過(guò)水管依次相連；

所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器分別檢測(cè)進(jìn)水水壓和出水水壓，將它們送給可編程控制器；

所述可編程控制器判斷所述進(jìn)水水壓是否小于給定最小壓力，是則向變頻器發(fā)送啟動(dòng)控制信號(hào)，否則向變頻器發(fā)送關(guān)閉控制信號(hào)；同時(shí)可編程控制器判斷所述出水水壓是否大于給定最大壓力，是則向所述電磁減壓閥發(fā)送啟動(dòng)控制信號(hào)，否則向所述電磁減壓閥發(fā)送關(guān)閉控制信號(hào)；

所述變頻器接收來(lái)自可編程控制器的控制指令和所述第二壓力傳感器7的出水水壓信號(hào)；

所述PID(比例積分微分)調(diào)節(jié)器提取變頻器接收的出水水壓信號(hào)，計(jì)算出水水壓和預(yù)設(shè)壓力值之間的壓力差，經(jīng)過(guò)比例環(huán)節(jié)放大，同時(shí)引入積分環(huán)節(jié)有效消除靜態(tài)誤差，通過(guò)微分環(huán)節(jié)減小響應(yīng)時(shí)間后，所得到的結(jié)果作為偏差值，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，輸出給變頻器，確定變頻器的輸出頻率，當(dāng)電壓信號(hào)大時(shí)，變頻器對(duì)應(yīng)輸出較大頻率，當(dāng)電壓信號(hào)小時(shí)，變頻器對(duì)應(yīng)輸出較小頻率；變頻器輸出至水泵的電機(jī)，以改變其轉(zhuǎn)速，使水壓穩(wěn)定在預(yù)設(shè)水壓。

所述PID調(diào)節(jié)器根據(jù)下式計(jì)算偏差值輸出信號(hào)u(t)：

u(t)＝KP(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD×de(t)/dt)，

式中，壓力差信號(hào)e(t)，積分的上下限分別是0和t，t為時(shí)間，比例系數(shù)KP為0.0～240.0，積分時(shí)間常數(shù)TI為0.0～3000.0秒，0.0代表沒(méi)有積分作用，微分時(shí)間常數(shù)TD為0.0～3000.0秒，0.0代表沒(méi)有微分作用。(參數(shù)的取值應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況作出適當(dāng)調(diào)整)

所述可編程控制器具有LED顯示屏，可編程控制器將第二壓力傳感器的出水水壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后在其LED顯示屏上顯示實(shí)時(shí)壓力值；同時(shí)可編程控制器讀取變頻器的頻率，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后在其LED顯示屏上實(shí)時(shí)顯示。

工作中由第一壓力傳感器檢測(cè)實(shí)際的入水口水管壓力，第一壓力傳感器將檢測(cè)到的壓力信號(hào)變成模擬信號(hào)(本裝置采用電壓信號(hào))，并將該信號(hào)送給PLC，當(dāng)此時(shí)入水口水壓較低時(shí)，PLC發(fā)送啟動(dòng)變頻器的控制信號(hào)，變頻器接收來(lái)自PLC的控制指令和第二水壓傳感器的出水水壓信號(hào)，用閉環(huán)誤差來(lái)控制變頻器的輸出：當(dāng)誤差增大時(shí)，加大輸出頻率；誤差減小時(shí)，減小輸出頻率，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)使水壓穩(wěn)定在某一定值。當(dāng)出水口的第二水壓傳感器的壓力信號(hào)穩(wěn)定在某一定值時(shí)，PLC結(jié)合此時(shí)入水口的第一水壓傳感器的壓力信號(hào)，若是壓力在合適范圍內(nèi)波動(dòng)，則PLC發(fā)送關(guān)閉變頻器的控制信號(hào)，則變頻器控制水泵電機(jī)停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。當(dāng)此時(shí)入水口水壓較高時(shí)，PLC發(fā)送啟動(dòng)電磁減壓閥的控制信號(hào)，將其打開(kāi)實(shí)現(xiàn)減壓，并根據(jù)此時(shí)壓差控制電磁減壓閥的開(kāi)度，達(dá)到減小設(shè)備由于水壓過(guò)大受到的沖擊。若是減壓過(guò)程中，由第一、第二水壓傳感器傳到PLC的水壓信號(hào)均到達(dá)合適范圍，則PLC發(fā)送關(guān)閉電磁減壓閥的控制信號(hào)。

本實(shí)用新型中，可編程控制器(PLC)是整個(gè)設(shè)備控制的樞紐；第二壓力傳感器、變頻器、PID調(diào)節(jié)器、水泵電機(jī)構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，由于采用PID調(diào)節(jié)器對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)速，水泵電機(jī)不會(huì)出現(xiàn)反復(fù)停啟的現(xiàn)象，提高供水系統(tǒng)的恒壓控制精度，降低誤差。由于采用變頻器和PID調(diào)節(jié)器相結(jié)合的方式，對(duì)電機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)速，與傳統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制效果相比較，節(jié)能效果上有較大提高。將電磁減壓閥與可編程控制器(PLC)相連，當(dāng)管內(nèi)水壓過(guò)大時(shí)，PLC啟動(dòng)電磁減壓閥，減少水壓對(duì)管道的沖擊，增加設(shè)備的壽命。可編程控制器上的LED顯示屏可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化方式顯示實(shí)時(shí)水壓值和電機(jī)轉(zhuǎn)速。

本實(shí)用新型基于比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器閉環(huán)變頻控制，能達(dá)到無(wú)誤差的恒壓控制，同時(shí)利用可編程控制器(PLC)、LED顯示屏、電磁減壓閥等的有機(jī)組合，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是PID閉環(huán)變頻調(diào)速恒壓供水原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本實(shí)用新型包括第一壓力傳感器1、第一蝶閥2、水泵3、止回閥4、第二蝶閥5、電磁式減壓閥6、第二壓力傳感器7、可編程控制器8、變頻器9和PID調(diào)節(jié)器10；

所述第一壓力傳感器1、第一蝶閥2、水泵3、止回閥4、第二蝶閥5、電磁式減壓閥6、第二壓力傳感器7在進(jìn)水管和出水管之間通過(guò)水管依次相連；

所述第一壓力傳感器1、第二壓力傳感器7分別檢測(cè)進(jìn)水水壓和出水水壓，將它們送給可編程控制器8；

所述可編程控制器8判斷所述進(jìn)水水壓是否小于給定最小壓力，是則向變頻器9發(fā)送啟動(dòng)控制信號(hào)，否則向變頻器9發(fā)送關(guān)閉控制信號(hào)；同時(shí)可編程控制器8判斷所述出水水壓是否大于給定最大壓力，是則向所述電磁減壓閥6發(fā)送啟動(dòng)控制信號(hào)，否則向所述電磁減壓閥6發(fā)送關(guān)閉控制信號(hào)；

所述變頻器9接收來(lái)自可編程控制器8的控制指令和所述第二壓力傳感器7的出水水壓信號(hào)；

所述PID(比例積分微分)調(diào)節(jié)器10提取變頻器9接收的出水水壓信號(hào)，計(jì)算出水水壓和預(yù)設(shè)壓力值之間的壓力差，經(jīng)過(guò)比例環(huán)節(jié)放大，同時(shí)引入積分環(huán)節(jié)有效消除靜態(tài)誤差，通過(guò)微分環(huán)節(jié)減小響應(yīng)時(shí)間后，所得到的結(jié)果作為偏差值，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，輸出給變頻器9，確定變頻器9的輸出頻率，當(dāng)電壓信號(hào)大時(shí)，變頻器9對(duì)應(yīng)輸出較大頻率，當(dāng)電壓信號(hào)小時(shí)，變頻器9對(duì)應(yīng)輸出較小頻率；變頻器9輸出至水泵3的電機(jī)，以改變其轉(zhuǎn)速，使水壓穩(wěn)定在預(yù)設(shè)水壓。

如圖2所示，本實(shí)用新型PID閉環(huán)控制環(huán)節(jié)包括：PID調(diào)節(jié)器10，水泵3的電機(jī)，變頻器9，第二壓力傳感器7。變頻器9接受可編程控制器8的控制信號(hào)，確定啟動(dòng)還是關(guān)閉；第二壓力傳感器7檢測(cè)出水口水壓，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)镻ID調(diào)節(jié)器10可接受的信號(hào)作為反饋信號(hào)；PID調(diào)節(jié)器10綜合預(yù)設(shè)壓力信號(hào)與反饋信號(hào)，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后確定變頻器9的輸出頻率，從而調(diào)節(jié)水泵3的電機(jī)運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)恒壓控制。水泵3的電機(jī)既是閉環(huán)輸出單元，同時(shí)也是供水的執(zhí)行單元。

作為一個(gè)實(shí)施例，第一壓力傳感器1、第二壓力傳感器7采用中國(guó)廣東省中山市廣儀電子儀器有限公司的PTG500系列壓力傳感器；可編程控制器8采用三菱電機(jī)(中國(guó))自動(dòng)化有限公司的FX2N-48MR型PLC；變頻器9采用ABB公司的ACS600系列變頻器(內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器)；水泵采用中國(guó)深圳市德洛環(huán)保電器有限公司型號(hào)為EC-103-50的三角洲增壓水泵；電磁式減壓閥采用寧波久大液壓有限公司的MBRV-03P系列的電磁式減壓閥；第一、第二蝶閥采用中國(guó)上海標(biāo)日泵閥制造有限公司的D671X氣動(dòng)蝶閥；止回閥采用中國(guó)上海京蝶公司的H41H止回閥。