[0060] [3] 工频恒压自动控制运行方式作为一种备用方案,为防止在水泵停开一台水压不足而增开一台水压又超调造成的所谓切换振荡。控制系统采用在线辨识水压控制区间的控制方案.即只有越过控制区间.系统才能发生动作,水泵才能进行切换。控制区间的设定方案:假设当前的水压控制区间为[X01 X02]X01
[0061] 因此,系统每进行一次泵切换,PLC在线修改一次水压控制区间从而避免了切换振荡。
[0062] 本发明的有益效果是:采用当今较先进的变频调速技术、PID控制方式及PLC控制技术来进行,以实现恒压供水,具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。解决了居民用水高峰期出现水压不足,低峰期水压过大的问题,实现恒压供水,使资源得到充分利用,达到节能环保的目的。采用现场总线控制系统(FCS),开放式系统,互换性,统一组态,分散控制,提高了系统的可靠性、可控性和可维护性,并解决了水厂日后相关工艺过程的技术改进,工艺处理部门各种现场受控设备的增加,以及现场设备实际距离的增加,必将大大增加整个系统的分散度的问题。将原有的人工控制的诸多设备接入系统,实现了自动控制,大大减少了人员的需求量。控制系统采用变频供水和工频供水两种供水方式,保证特殊情况的正常供水,最大限度保证居民的正常的生活用水。
附图说明
[0063] 图1为本发明的变频式恒压自动控制系统构成原理图;
[0064] 图2为本发明的系统工作流程总图;
[0065] 图3为本发明的手动处理模块流程图;
[0066] 图4为本发明的自动工频恒压处理模块流程图;
[0067] 图5为本发明的自动变频式恒压处理模块流程图;
[0068] 图6为本发明的欠压处理模块流程图;
[0069] 图7为本发明的超压处理模块流程图;
[0070] 图8为本发明的故障处理模块流程图;
[0071] 图9为本发明的供电系统电路图;
[0072] 图10为本发明的接触器切换电路原理图;
[0073] 图中各标号:1-PLC;2-变频器;3-液位传感器;4-模拟量输出模块;5-压力传感器;6-接触器;7-水泵、8-电机、9-手动控制模块、10-PROFIBUS现场总线、11-PC上位机监控系统。
具体实施方式
[0074] 实施例1:如图1-10所示,一种变频式恒压自动供水控制系统,包括PLC1、变频器2、液位传感器3、模拟量输出模块4、压力传感器5、接触器切换电路6、水泵7、电机8、手动控制模块9;
[0075] 所述模拟量输出模块4、变频器2和手动控制模块9分别与PLC1相连接,液位传感器3检测的输出信号与模拟量输出模块4相连接,压力传感器5检测的输出信号分别与模拟量输出模块4和变频器2的PID模块相连接,PLC1和变频器2的PID模块分别连接到接触器切换电路6,接触器切换电路6与电机8相连接,电机8带动水泵7运转供水。
[0076] 还包括PROFIBUS现场总线10及PC上位机监控系统11;其中,PC上位机监控系统11通过PROFIBUS现场总线10与PLC1相连接。
[0077] 一种变频式恒压自动供水控制方法,所述方法的具体步骤如下:
[0078] Step1、通过PLC1设定管压参数目标值的区间为[0.95SP,1.05SP];
[0079] Step2、判断手动模式还是自动模式运行:
[0080] Step2.1、如果是手动模式,则启动手动处理模块9:PLC1检测到液位传感器3有无水位报警信号;如果有水位报警信号,则进行停泵控制,如果无水位报警信号,则检测压力传感器5有无超压信号;如果有超压信号,则进行停泵控制,如果无超压信号,则检测水泵7有无停止信号;如果有水泵7停止信号,则进行停泵控制,否则检测手启泵信号:如果有手启泵信号,则进行增开泵控制;接着执行步骤Step3;其中,无超压信号,表示当前管压参数值没有超过水管能承受的安全值;有手启泵信号,表示存在人为触发启动水泵控键;有停止信号,表示存在人为触发停止水泵控键;
[0081] Step2.2、如果是自动模式,PLC1则进行变频器2的接通及判断变频器2有无故障存在:
[0082] Step2.2.1、当变频器2有故障时,则执行自动工频恒压处理模块:
[0083] 自动工频恒压处理模块的处理过程为:
[0084] Step2.2.1.1、压力传感器5将采集的当前管压参数值经模拟量输出模块4进行A/D转化后发送给至PLC1;
[0085] Step2.2.1.2、PLC1判断经A/D转换的当前管压参数值是否在设定区间内:
[0086] 若在,系统状态不变,接着执行步骤Step3;
[0087] 若不在,则判断经A/D转换的当前管压参数值与设定区间的大小:如果小于区间下限则延时按序工频增加一台开启的水泵数;如果大于区间上限则延时按序减少一台开启的水泵数,当工作的水泵7仅剩一台,则执行步骤Step3;
[0088] Step2.2.1.3、延时改变水压设定范围,并将当前管压参数值SP1由压力传感器5经模拟量输出模块4进行A/D转化后传回PLC1,同时,建立管压参数目标值的区间为[X11,X12];其中,X11=SP-1.05|△p|,X12=SP+1.05|△p|,△p=SP1-SP;
[0089] Step2.2.1.4、根据更新后的设定区间,执行步骤Step2.2.1.2;
[0090] 其中,初次进入自动工频恒压处理模块时,设置1台水泵工作在工频状态;
[0091] Step2.2.2、当变频器2无故障时,PLC1判断变频器2的频率是否在设定的范围内:
[0092] Step2.2.2.1、如果在,则执行自动变频恒压处理模块:
[0093] 自动变频恒压处理模块的处理过程为:
[0094] Step2.2.2.1.1、压力传感器5采集当前管压参数值作为反馈信号输入变频器2模拟输入端子;
[0095] Step2.2.2.1.2、通过变频器2的PID控制,将当前管压参数值与SP作比较:如果大于,变频器2降低频率并带动水泵7的电机8转速降低,如果小于,变频器2提高频率并带动水泵7的电机8转速提高;
[0096] Step2.2.2.1.3、重复执行步骤Step2.2.2.1.1-步骤Step2.2.2.1.2,直到当前管压参数值与SP相等,执行步骤Step3;
[0097] 其中,初次进入自动变频恒压处理模块时,开启变频器2及1台水泵变频零转速启动;
[0098] Step2.2.2.2、如果不在,则按照如下步骤执行:
[0099] Step2.2.2.2.1、压力传感器5采集当前管压参数值作为反馈信号输入变频器2模拟输入端子;
[0100] Step2.2.2.2.2、通过变频器2的PID控制,将当前管压参数值与SP作比较:
[0101] Step2.2.2.2.2.1、如果小于,则执行欠压处理模块,欠压处理模块的处理过程为:
[0102] 检测有无变频水泵运行:
[0103] 如果有,则判断哪一个水泵变频运行,把变频改为工频运行,执行步骤Step3;
[0104] 如果无,则检测有无工频泵运行:如果有,则判断哪台水泵最后开启的工频运行,并启动该水泵后一台水泵变频运行;如果无,则启动一台水泵变频运行,执行步骤Step3;
[0105] Step2.2.2.2.2.2、如果大于,则执行超压处理模块,超压处理模块的处理过程为:
[0106] 检测有无变频水泵运行:
[0107] 如果有,则判断哪一个水泵变频运行,把变频泵关掉,执行步骤Step3;
[0108] 如果无,则按序判断哪台水泵最先开启的工频运行,关闭该水泵后启动该泵变频运行,执行步骤Step3;
[0109] Step3、故障检测:
[0110] Step3.1、如果系统发生故障,则执行故障处理模块,故障处理模块处理过程为:
[0111] 首先判断是否水位不足或过满:如果不足或过满,则关闭整个系统,同时转入报警程序发出水位信号报警;
[0112] 其次判断是否变频器2是否故障:如果是,则关闭自动变频恒压处理模块,并启动自动工频恒压处理模块,同时转入报警程序发出变频器故障报警;
[0113] Step3.2、如果系统没有发生故障检测,则,则循环执行步骤Step1到Step3整个过程。
[0114] 实施例2:如图1-10所示,一种变频式恒压自动供水控制系统,包括PLC1、变频器2、液位传感器3、模拟量输出模块4、压力传感器5、接触器切换电路6、水泵7、电机8、手动控制模块9;
[0115] 所述模拟量输出模块4、变频器2和手动控制模块9分别与PLC1相连接,液位传感器3检测的输出信号与模拟量输出模块4相连接,压力传感器5检测的输出信号分别与模拟量输出模块4和变频器2的PID模块相连接,PLC1和变频器2的PID模块分别连接到接触器切换电路6,接触器切换电路6与电机8相连接,电机8带动水泵7运转供水。
[0116] 一种变频式恒压自动供水控制方法,所述方法的具体步骤如下:
[0117] Step1、通过PLC1设定管压参数目标值的区间为[0.95SP,1.05SP];
[0118] Step2、判断手动模式还是自动模式运行:
[0119] Step2.1、如果是手动模式,则启动手动处理模块9:PLC1检测到液位传感器3有无水位报警信号;如果有水位报警信号,则进行停泵控制,如果无水位报警信号,则检测压力传感器5有无超压信号;如果有超压信号,则进行停泵控制,如果无超压信号,则检测水泵7有无停止信号;如果有水泵7停止信号,则进行停泵控制,否则检测手启泵信号:如果有手启泵信号,则进行增开泵控制;接着执行步骤Step3;其中,无超压信号,表示当前管压参数值没有超过水管能承受的安全值;有手启泵信号,表示存在人为触发启动水泵控键;有停止信号,表示存在人为触发停止水泵控键;
[0120] Step2.2、如果是自动模式,PLC1则进行变频器2的接通及判断变频器2有无故障存在:
[0121] Step2.2.1、当变频器2有故障时,则执行自动工频恒压处理模块:
[0122] 自动工频恒压处理模块的处理过程为:
[0123] Step2.2.1.1、压力传感器5将采集的当前管压参数值经模拟量输出模块4进行A/D转化后发送给至PLC1;
[0124] Step2.2.1.2、PLC1判断经A/D转换的当前管压参数值是否在设定区间内:
[0125] 若在,系统状态不变,接着执行步骤Step3;
[0126] 若不在,则判断经A/D转换的当前管压参数值与设定区间的大小:如果小于区间下限则延时按序工频增加一台开启的水泵数;如果大于区间上限则延时按序减少一台开启的水泵数,当工作的水泵7仅剩一台,则执行步骤Step3;
[0127] Step2.2.1.3、延时改变水压设定范围,并将当前管压参数值SP1由压力传感器5经模拟量输出模块4进行A/D转化后传回PLC1,同时,建立管压参数目标值的区间为[X11,X12];其中,X11=SP-1.05|△p|,X12=SP+1.05|△p|,△p=SP1-SP;
[0128] Step2.2.1.4、根据更新后的设定区间,执行步骤Step2.2.1.2;
[0129] 其中,初次进入自动工频恒压处理模块时,设置1台水泵工作在工频状态;
[0130] Step2.2.2、当变频器2无故障时,PLC1判断变频器2的频率是否在设定的范围内:
[0131] Step2.2.2.1、如果在,则执行自动变频恒压处理模块:
[0132] 自动变频恒压处理模块的处理过程为:
[0133] Step2.2.2.1.1、压力传感器5采集当前管压参数值作为反馈信号输入变频器2模拟输入端子;
[0134] Step2.2.2.1.2、通过变频器2的PID控制,将当前管压参数值与SP作比较:如果大于,变频器2降低频率并带动水泵7的电机8转速降低,如果小于,变频器2提高频率并带动水泵7的电机8转速提高;
[0135] Step2.2.2.1.3、重复执行步骤Step2.2.2.1.1-步骤Step2.2.2.1.2,直到当前管压参数值与SP相等,执行步骤Step3;
[0136] 其中,初次进入自动变频恒压处理模块时,开启变频器2及1台水泵变频零转速启动;
[0137] Step2.2.2.2、如果不在,则按照如下步骤执行:
[0138] Step2.2.2.2.1、压力传感器5采集当前管压参数值作为反馈信号输入变频器2模拟输入端子;
[0139] Step2.2.2.2.2、通过变频器2的PID控制,将当前管压参数值与SP作比较:
[0140] Step2.2.2.2.2.1、如果小于,则执行欠压处理模块,欠压处理模块的处理过程为:
[0141] 检测有无变频水泵运行:
[0142] 如果有,则判断哪一个水泵变频运行,把变频改为工频运行,执行步骤Step3;
[0143] 如果无,则检测有无工频泵运行:如果有,则判断哪台水泵最后开启的工频运行,并启动该水泵后一台水泵变频运行;如果无,则启动一台水泵变频运行,执行步骤Step3;
[0144] Step2.2.2.2.2.2、如果大于,则执行超压处理模块,超压处理模块的处理过程为:
[0145] 检测有无变频水泵运行:
[0146] 如果有,则判断哪一个水泵变频运行,把变频泵关掉,执行步骤Step3;
[0147] 如果无,则按序判断哪台水泵最先开启的工频运行,关闭该水泵后启动该泵变频运行,执行步骤Step3;
[0148] Step3、故障检测:
[0149] Step3.1、如果系统发生故障,则执行故障处理模块,故障处理模块处理过程为:
[0150] 首先判断是否水位不足或过满:如果不足或过满,则关闭整个系统,同时转入报警程序发出水位信号报警;
[0151] 其次判断是否变频器2是否故障:如果是,则关闭自动变频恒压处理模块,并启动自动工频恒压处理模块,同时转入报警程序发出变频器故障报警;
[0152] Step3.2、如果系统没有发生故障检测,则,则循环执行步骤Step1到Step3整个过程。
[0153] 实施例3:如图1-10所示,一种变频式恒压自动供水控制系统,包括PLC1、变频器2、液位传感器3、模拟量输出模块4、压力传感器5、接触器切换电路6、水泵7、电机8、手动控制模块9;
[0154] 所述模拟量输出模块4、变频器2和手动控制模块9分别与PLC1相连接,液位传感器3检测的输出信号与模拟量输出模块4相连接,压力传感器5检测的输出信号分别与模拟量输出模块4和变频器2的PID模块相连接,PLC1和变频器2的PID模块分别连接到接触器切换电路6,接触器切换电路6与电机8相连接,电机8带动水泵7运转供水。
[0155] 还包括PROFIBUS现场总线10及PC上位机监控系统11;其中,PC上位机监控系统11通过PROFIBUS现场总线10与PLC1相连接。
[0156] 实施例4:如图1-10所示,一种变频式恒压自动供水控制系统,包括PLC1、变频器2、液位传感器3、模拟量输出模块4、压力传感器5、接触器切换电路6、水泵7、电机8、手动控制模块9;
[0157] 所述模拟量输出模块4、变频器2和手动控制模块9分别与PLC1相连接,液位传感器3检测的输出信号与模拟量输出模块4相连接,压力传感器5检测的输出信号分别与模拟量输出模块4和变频器2的PID模块相连接,PLC1和变频器2的PID模块分别连接到接触器切换电路6,接触器切换电路6与电机8相连接,电机8带动水泵7运转供水。
[0158] 实施例5:如图1-10所示,一种变频式恒压自动供水控制方法,所述方法的具体步骤如下:
[0159] Step1、通过PLC1设定管压参数目标值的区间为[0.95SP,1.05SP];
[0160] Step2、判断手动模式还是自动模式运行:
[0161] Step2.1、如果是手动模式,则启动手动处理模块9:PLC1检测到液位传感器3有无水位报警信号;如果有水位报警信号,则进行停泵控制,如果无水位报警信号,则检测压力传感器5有无超压信号;如果有超压信号,则进行停泵控制,如果无超压信号,则检测水泵7有无停止信号;如果有水泵7停止信号,则进行停泵控制,否则检测手启泵信号:如果有手启泵信号,则进行增开泵控制;接着执行步骤Step3;其中,无超压信号,表示当前管压参数值没有超过水管能承受的安全值;有手启泵信号,表示存在人为触发启动水泵控键;有停止信号,表示存在人为触发停止水泵控键;
[0162] Step2.2、如果是自动模式,PLC1则进行变频器2的接通及判断变频器2有无故障存在:
[0163] Step2.2.1、当变频器2有故障时,则执行自动工频恒压处理模块:
[0164] 自动工频恒压处理模块的处理过程为:
[0165] Step2.2.1.1、压力传感器5将采集的当前管压参数值经模拟量输出模块4进行A/D转化后发送给至PLC1;
[0166] Step2.2.1.2、PLC1判断经A/D转换的当前管压参数值是否在设定区间内:
[0167] 若在,系统状态不变,接着执行步骤Step3;
[0168] 若不在,则判断经A/D转换的当前管压参数值与设定区间的大小:如果小于区间下限则延时按序工频增加一台开启的水泵数;如果大于区间上限则延时按序减少一台开启的水泵数,当工作的水泵7仅剩一台,则执行步骤Step3;
[0169] Step2.2.1.3、延时改变水压设定范围,并将当前管压参数值SP1由压力传感器5经模拟量输出模块4进行A/D转化后传回PLC1,同时,建立管压参数目标值的区间为[X11,X12];其中,X11=SP-1.05|△p|,X12=SP+1.05|△p|,△p=SP1-SP;
[0170] Step2.2.1.4、根据更新后的设定区间,执行步骤Step2.2.1.2;
[0171] 其中,初次进入自动工频恒压处理模块时,设置1台水泵工作在工频状态;
[0172] Step2.2.2、当变频器2无故障时,PLC1判断变频器2的频率是否在设定的范围内:
[0173] Step2.2.2.1、如果在,则执行自动变频恒压处理模块:
[0174] 自动变频恒压处理模块的处理过程为:
[0175] Step2.2.2.1.1、压力传感器5采集当前管压参数值作为反馈信号输入变频器2模拟输入端子;
[0176] Step2.2.2.1.2、通过变频器2的PID控制,将当前管压参数值与SP作比较:如果大于,变频器2降低频率并带动水泵7的电机8转速降低,如果小于,变频器2提高频率并带动水泵7的电机8转速提高;
[0177] Step2.2.2.1.3、重复执行步骤Step2.2.2.1.1-步骤Step2.2.2.1.2,直到当前管压参数值与SP相等,执行步骤Step3;
[0178] 其中,初次进入自动变频恒压处理模块时,开启变频器2及1台水泵变频零转速启动;
[0179] Step2.2.2.2、如果不在,则按照如下步骤执行:
[0180] Step2.2.2.2.1、压力传感器5采集当前管压参数值作为反馈信号输入变频器2模拟输入端子;
[0181] Step2.2.2.2.2、通过变频器2的PID控制,将当前管压参数值与SP作比较:
[0182] Step2.2.2.2.2.1、如果小于,则执行欠压处理模块,欠压处理模块的处理过程为:
[0183] 检测有无变频水泵运行:
[0184] 如果有,则判断哪一个水泵变频运行,把变频改为工频运行,执行步骤Step3;
[0185] 如果无,则检测有无工频泵运行:如果有,则判断哪台水泵最后开启的工频运行,并启动该水泵后一台水泵变频运行;如果无,则启动一台水泵变频运行,执行步骤Step3;
[0186] Step2.2.2.2.2.2、如果大于,则执行超压处理模块,超压处理模块的处理过程为:
[0187] 检测有无变频水泵运行:
[0188] 如果有,则判断哪一个水泵变频运行,把变频泵关掉,执行步骤Step3;
[0189] 如果无,则按序判断哪台水泵最先开启的工频运行,关闭该水泵后启动该泵变频运行,执行步骤Step3;
[0190] Step3、故障检测:
[0191] Step3.1、如果系统发生故障,则执行故障处理模块,故障处理模块处理过程为:
[0192] 首先判断是否水位不足或过满:如果不足或过满,则关闭整个系统,同时转入报警程序发出水位信号报警;
[0193] 其次判断是否变频器2是否故障:如果是,则关闭自动变频恒压处理模块,并启动自动工频恒压处理模块,同时转入报警程序发出变频器故障报警;
[0194] Step3.2、如果系统没有发生故障检测,则,则循环执行步骤Step1到Step3整个过程。
[0195] 上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。