基於PLC的恆壓供水系統及其控制方法與流程
2023-06-08 15:27:51 2
本發明屬於建築供排水技術領域，具體涉及一種基於PLC的變頻恆壓供水系統及其控制方法。
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。以前大多採用傳統的水塔、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，而且設備佔地廣、投資較大，已經越來越不能滿足現代化的供水需求。
現有技術中常通過變頻水泵來實現水壓的調節，每個水泵均利用變頻控制器來改變水泵的轉速，來調節水泵的流量和壓力，變頻控制器上一般都有閉環控制功能，可以根據壓力信號自動控制運行，達到恆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，目的是使所有水泵運行都在效率區。然而，每個均配備變頻控制器增大了供水系統的成本，且控制較為複雜。
因此，鑑於上述問題有必要提供一種基於PLC的恆壓供水系統及其控制方法。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種基於PLC的恆壓供水系統及其控制方法。
為了實現上述目的，本發明實施例提供的技術方案如下：
一種基於PLC的恆壓供水系統，所述系統包括：
水泵機組，包括至少一個變頻水泵以及至少一個工頻水泵，所述變頻水泵上連接有變頻控制器；
壓力檢測裝置，用於檢測用戶管網內的水壓；
PLC控制單元，用於根據壓力檢測裝置檢測到的水壓控制水泵機組的運行方式。
作為本發明的進一步改進，所述PLC控制單元包括：
A/D轉換模塊，用於將檢測到的水壓模擬量轉換為電信號；
PID計算模塊，用於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，用於將PID計算後的數位訊號轉換為水泵機組的控制信號，控制水泵機組的運行方式。
作為本發明的進一步改進，所述PLC控制單元用於控制水泵機組中變頻水泵及工頻水泵的工作狀態、和/或變頻水泵的工作頻率。
作為本發明的進一步改進，所述水泵機組包括兩個變頻水泵及一個工頻水泵。
作為本發明的進一步改進，所述變頻控制器的功率大於變頻水泵的功率。
本發明另一實施例提供的技術方案如下：
一種基於PLC的恆壓供水系統的控制方法，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、判斷壓力檢測裝置檢測到的水壓是否達到預設水壓閾值，若是，維持當前水泵機組的運行方式，若否，改變水泵機組的運行方式以改變用戶管網內的水壓；
S3、重複執行步驟S2，直至用戶管網內的水壓達到預設水壓閾值。
作為本發明的進一步改進，所述步驟S2中改變水泵機組的運行方式包括：
改變變頻水泵和工頻水泵的運行數量；
改變變頻水泵的運行頻率。
作為本發明的進一步改進，所述步驟S2包括：
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，並將兩者的差值進行PID計算，得到計算後的數位訊號；
將PID計算後的數位訊號轉換為水泵機組的控制信號，控制水泵機組的運行方式。
作為本發明的進一步改進，所述水泵機組包括兩個變頻水泵及一個工頻水泵。
本發明的有益效果是：
不同於全變頻(變頻-變頻-變頻)的控制方式，本發明採用工頻-變頻-工頻的控制方式，比全變頻供水系統相比省掉若干變頻控制器，同樣能使水泵機組運行處於效率區，達到節能效果；
通過PLC進行控制，簡單方便，能夠實現水泵的無級調速，從而使管網水壓連續變化。
附圖說明
圖1為本發明一具體實施方式中基於PLC的恆壓供水系統的模塊示意圖；
圖2為本發明一具體實施方式中PLC控制單元的模塊示意圖；
圖3為本發明一具體實施方式中基於PLC的恆壓供水系統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明進行詳細描述。但這些實施方式並不限制本發明，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明的保護範圍內。
參圖1所示，本發明一具體實施方式中的一種基於PLC的恆壓供水系統，具體包括：
水泵機組10，包括至少一個變頻水泵11以及至少一個工頻水泵12，變頻水泵上連接有變頻控制器13，優選地，本實施方式中以兩個工頻水泵、一個變頻水泵為例進行說明；
壓力檢測裝置20，用於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，用於根據壓力檢測裝置20檢測到的水壓控制水泵機組10的運行方式。
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，用於將檢測到的水壓模擬量轉換為電信號；
PID計算模塊32，用於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，用於將PID計算後的數位訊號轉換為水泵機組的控制信號，控制水泵機組的運行方式。
PLC控制單元30用於控制水泵機組10中變頻水泵11及工頻水泵12的工作狀態、和/或變頻水泵11的工作頻率。
本實施方式中的變頻水泵11是由變頻控制器13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，以維持管網的水壓恆定；工頻水泵12隻運行於啟、停兩種工作狀態，用以在用水量很大(變頻水泵達到工頻運行狀態都無法滿足用水要求時)的情況下投入工作。
在系統控制過程中，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，它是恆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。
恆壓供水系統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，並將其轉換為4～20mA的電信號，此檢測信號是實現恆壓供水的關鍵參數。由於電信號為模擬量，故必須通過PLC控制單元30的A/D轉換模塊31才能讀入並與設定值進行比較，將比較後的偏差值通過PID計算模塊32進行PID運算，再將運算後的數位訊號通過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恆定，實現工頻-變頻-工頻的恆壓供水。
另外，為了保證供水系統的穩定運行，變頻控制器13的功率需大於變頻水泵11的功率，而不能小於或等於變頻水泵11的功率。
相應地，參圖3所示，一種基於PLC的恆壓供水系統的控制方法，具體包括：
S1、壓力檢測裝置檢測用戶管網內的水壓；
S2、判斷壓力檢測裝置檢測到的水壓是否達到預設水壓閾值，若是，維持當前水泵機組的運行方式，若否，改變水泵機組的運行方式以改變用戶管網內的水壓；
S3、重複執行步驟S2，直至用戶管網內的水壓達到預設水壓閾值。
步驟S2通過PLC控制單元進行控制，具體控制方法包括：
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，並將兩者的差值進行PID計算，得到計算後的數位訊號；
將PID計算後的數位訊號轉換為水泵機組的控制信號，控制水泵機組的運行方式。
具體地，步驟S2中改變水泵機組的運行方式包括：
改變變頻水泵和工頻水泵的運行數量；
改變變頻水泵的運行頻率。
由以上技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：
不同於全變頻(變頻-變頻-變頻)的控制方式，本發明採用工頻-變頻-工頻的控制方式，比全變頻供水系統相比省掉若干變頻控制器，同樣能使水泵機組運行處於效率區，達到節能效果；
通過PLC進行控制，簡單方便，能夠實現水泵的無級調速，從而使管網水壓連續變化。
應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並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明的可行性實施方式的具體說明，它們並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護範圍之內。