CN104563216A - 一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统及方法，该系统包括控制柜、稳流罐、给水压力传感器、防负压装置、出水压力传感器、泵、排空阀、过滤器和防倒流装置，其中：给水压力传感器设置于控制柜和稳流罐之间；泵与稳流罐相连；控制柜分别与给水压力传感器、泵、出水压力传感器相连，其具有处理器，用于通过水压力传感器和出水压力传感器采集的数据，及预设值和从外部输入的参数，对泵进行类型设定和状态设定并控制所述泵工作；泵包括工频泵和变频泵。本发明理论上能够实现多台工频和变频泵的任意组合工作的控制方式，通用性强，适用性广，维护难度和成本低，供给能力充足。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统及方法。
背景技术
随着城市化的发展，城镇人口越来越多，越来越密集，对高层建筑的需求也越来越大，自来水管网的建设不能跟上城镇人口如此快速的增长需求。所以，现在几乎每一个高层建筑都需要一台或几台供水设备，随着电机控制技术和可编程控制器的飞速发展，以及其应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要装置之一，在工业生产领域得到广泛使用，在其它领域的应用也得到了迅速的发展。
但是，目前国内外，无论大小厂家在恒压供水控制盘里所用的控制器基本都是专用的，不能通用，这样带来的后果有：1、如果某个现场需要几台不同型号设备，则必须买几台专用的控制器，如果特殊重要场合需要一用一备，则有几台设备就要再多备几台控制器；2，如果某台设备的控制器损坏了，则必须寻找相同厂家，型号的控制器进行更换，如果该型号的控制器停产了，则可能整台设备都必须更换。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种智能化，适用于所有水泵供水系统，降低维护难度和成本，供给能力充足的适用于多种供水机组的通用型智能控制系统。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统，包括控制柜、稳流罐、给水压力传感器、防负压装 置、出水压力传感器、泵、排空阀、过滤器和防倒流装置，其中：
所述防负压装置设置于稳流罐顶部；
所述过滤器与防倒流装置相连；
所述防倒流装置与稳流罐相连；
所述给水压力传感器设置于控制柜和稳流罐之间；
所述泵与稳流罐相连；
所述控制柜分别与给水压力传感器、泵、出水压力传感器相连，其具有处理器，该处理器通过所述水压力传感器和出水压力传感器采集的数据，及预设值和从外部输入的参数，对所述泵进行类型设定和状态设定并控制所述泵工作；所述泵包括工频泵和变频泵。
进一步地，还包括止回阀、压力罐和旁通阀，其中：
所述止回阀一端与所述泵相连，另一端连接出所述水压力传感器和压力罐；
所述旁通阀一端连接所述稳流罐，另一端连接出所述水压力传感器和压力罐。
进一步地，还包括设置于稳流罐底部的排空阀。
进一步地，所述控制柜设置通讯接口，所述处理器与所述通讯接口连接，通过该通讯接口接收所述参数。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的计算方法，该控制算法可以适用于多台变频型／工频型，大泵／小泵不同组合的机组恒压／叠压供水控制；包括以下步骤：
1)、控制柜内设的处理器通过外围传感器、本身设定值和变频器通讯的数据来对系统所拥有的泵进行类型设定和状态设定，并计算正在运行的泵数量，包括变频大泵、变频小泵、工频大泵和工频小泵，将所有计算结果分别存入内 存备用；
2)、利用步骤1)的计算结果，再结合每台泵的启停次数或运行时间，对所有运行的泵进行停止顺序判断；
3)、利用步骤1)的计算结果，再结合每台泵的启停次数或运行时间，对所有停止的泵进行启动顺序判断；
4)、根据出水口的压力数据和步骤1)的计算数据，对泵的运行数量需求进行计算；
5)、根据步骤1)和步骤4)的数据，计算下一个状态和所有泵的运行状态。
6)、根据步骤1)，4)和步骤5)的数据，计算PID，给出变频泵最佳频率状态；
进一步地，按照以下步骤对泵的运行数量需求进行计算：
a.判断是否是自动模式，是则进入下一步，否则进入手动过程；
b.判断是否在锁定时间，否则进入下一步，是则退出并等待；
c根据出水口压力与设定值的比较，如果小则进入步骤d，否则进入步骤f；
d.判断变频泵是否还有可运行泵并且变频泵的运行频率大于设定值，如果都符合则增加变频泵需求数量，如果不符合则进入下一步；
e.判断工频泵是否还有可运行泵如果有则增加工频泵数量；
f.判断工频泵已运行数量是否大于O，如果是则减少工频泵需求数量，否则进入下一步；
g.判断变频泵已运行数量是否大于0并且变频泵的运行频率小于设定值，如果是则减少变频泵需求数量，通过计算得到预期的最好运行状态。
本发明的适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的计算方法的有益效果：由于采用工频和变频同时工作的控制方式，具有当一个工程需要大小不同功率的多台设备组合使用时都只需要一套类似的电控设备，在电控设备中仅需 要根据泵的台数和功率修改变频器或者接触器的数量和型号即可，其他部品完全可以通用，这样在设计时会大大节省时间，在后期维护时可以大大降低难度和费用；应用本算法的设备可以配置成n变频+m工频的方式，这在其他算法中是无法实现的，这种方式既可以保证设备本身的低成本，又可以最大化的满足客户的需要，是一种既经济又理想的解决方案；当某一台全变频设备的其中一台变频器损坏时，只要将这台变频器临时替换成接触器，并在设置参数中简单将该台泵从变频泵改为工频泵即可维持设备的正常工作，保证输出满足客户需要，而不会像其他的设备，只能降压运转导致设备供给能力不足的优点。
附图说明
图1为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的原理框图；
图2A为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第一局部电路图；
图2B为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第一局部电路图；
图2C为图2A和图2B的拼接示意图；
图3为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第二局部电路图；
图4为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第三局部电路图；
图5A为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第四局部电路图；
图5B为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第四局部电路图；
图5C为图5A和图5B的拼接示意图；
图6A为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第五局部电路图；
图6B为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第五局部电路图；
图6C为图6A和图6B的拼接示意图；
图7A为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第六局部电路图；
图7B为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第六局部电路图；
图7C为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第六局部电路图；
图7D为图7A、图7B和图7C的拼接示意图；
图8A为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第七局部电路图；
图8B为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第七局部电路图；
图8C为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第七局部电路图；
图8D为图8A、图8B和图8C的拼接示意图。
图9为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第八局部电路图；
图10为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第一步计算流程框图；
图11为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第二步计算流程框图；
图12为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第三步计算流程框图；
图13为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第四步计算流程框图；
图14为本发明一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的第六步计算流程框图。
具体实施方式
本实施例中，参照图1至图14所示，一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统，包括控制柜1、稳流罐2、给水压力传感器3、防负压装置4、出水压力传感器5、压力罐6、旁通阀7、止回阀8、泵9、排空阀10、过滤器11和防倒流装置12，所述控制柜1分别与给水压力传感器3、泵9、出水压力传感器5相连，所述防负压装置4设置于稳流罐2顶部，所述排空阀10设置于稳流罐2底部，所述过滤器11与防倒流装置12相连，所述防倒流装置12与稳流罐2相连，所述给水压力传感器3设置于控制柜1和稳流罐2之间，所述泵9与稳流罐2相连。
所述止回阀8与泵9相连，所述旁通阀7与稳流罐2相连，所述出水压力 传感器5设置于控制柜1和泵9之间，所述压力罐6与泵9相连，所述止回阀8设置于泵9和出水压力传感器5之间，所述止回阀8设置于泵9和压力罐6之间。
一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的计算方法，包括以下步骤：
1)、系统启动后，CPU(中央处理器)基板通过外围传感器、本身设定值和变频器通讯的数据来对系统所拥有的泵进行类型设定和状态设定，并计算正在运行的泵数量，包括变频大泵、变频小泵、工频大泵和工频小泵，将所有计算结果分别存入内存备用；
2)、利用步骤1的计算结果，再结合每台泵的启停次数或运行时间，对所有运行的泵进行停止顺序判断；
3)、利用步骤1的计算结果，再结合每台泵的启停次数或运行时间，对所有停止的泵进行启动顺序判断；
4)、根据出水口的压力数据和步骤一的计算数据，对泵的运行数量需求进行计算，计算过程如下：①.判断是否是自动模式，是则进入下一步，否则进入手动过程；②.判断是否在锁定时间，否则进入下一步，是则退出并等待；③根据出水口压力与设定值的比较，如果小则进入第④步，否则进入第⑥步；④.判断变频泵是否还有可运行泵并且变频泵的运行频率大于设定值，如果都符合则增加变频泵需求数量，如果不符合则进入下一步；⑤.判断工频泵是否还有可运行泵如果有则增加工频泵数量；⑥.判断工频泵已运行数量是否大于0，如果是则减少工频泵需求数量，否则进入下一步；⑦.判断变频泵已运行数量是否大于0并且变频泵的运行频率小于设定值，如果是则减少变频泵需求数量，通过计算得到预期的最好运行状态；
5)、根据步骤1)和步骤4)的数据，计算下一个状态和所有泵的运行状态。
6)、根据步骤1)，4)和步骤5)的数据，计算PID，给出变频泵最佳频率状态；
如图2至图9组合为控制盘整体电路图(即第一局部电路图至第八局部电路图组合成整体电路图)，线号105-110是电流检测回路用来检测系统总电流；线号111、113、115是电压检测回路用来检测系统输入电压.；线号119、120是声光报警器，控制器通过控制KA1来发出警报信号；INV-1到INV-6是6台变频器，试验时，可以将其中1台或多台替换成接触器来模拟n变频+m工频的情况。设备投入使用，自来水进入稳流罐2，待水充满后，水泵9运行。正常工作时，控制柜1根据出水压力传感器5的反馈信号对水泵9进行启动、停止、加速、减速等控制，保证出水压力在设定值稳定输出。如果出现出水量大于进水量的情况，则防负压装置4启动，保证设备不影响管网的正常供水；如果持续出现出水量大于进水量的情况，则当稳流罐2里的水位下降到一定位置时，控制柜1控制系统停止，以保护设备不发生损坏。
本发明的适用于多种供水机组的通用型智能控制系统的计算方法的有益效果：由于采用工频和变频同时工作的控制方式，具有当一个工程需要大小不同功率的多台设备组合使用时都只需要一套类似的电控设备，在电控设备中仅需要根据泵的台数和功率修改变频器或者接触器的数量和型号即可，其他部品完全可以通用，这样在设计时会大大节省时间，在后期维护时可以大大降低难度和费用；应用本算法的设备可以配置成n变频+m工频的方式，这在其他算法中是无法实现的，这种方式既可以保证设备本身的低成本，又可以最大化的满足客户的需要，是一种既经济又理想的解决方案；当某一台全变频设备的其中一台变频器损坏时，只要将这台变频器临时替换成接触器，并在设置参数中简单将该台泵从变频泵改为工频泵即可维持设备的正常工作，保证输出满足客户需 要，而不会像其他的设备，只能降压运转导致设备供给能力不足的优点。
上述实施例，只是本发明的一个实例，并不是用来限制本发明的实施与权利范围，凡与本发明权利要求所述内容相同或等同的技术方案，均应包括在本发明保护范围内。
Claims (6)
1.一种适用于多种供水机组的通用型智能控制系统，其特征在于：包括控制柜、稳流罐、给水压力传感器、防负压装置、出水压力传感器、泵、排空阀、过滤器和防倒流装置，其中：
所述防负压装置设置于稳流罐顶部；
所述过滤器与防倒流装置相连；
所述防倒流装置与稳流罐相连；
所述给水压力传感器设置于控制柜和稳流罐之间；
所述泵与稳流罐相连；
所述控制柜分别与给水压力传感器、泵、出水压力传感器相连，其具有处理器，该处理器通过所述水压力传感器和出水压力传感器采集的数据，及预设值和从外部输入的参数，对所述泵进行类型设定和状态设定并控制所述泵工作；所述泵包括工频泵和变频泵。
2.如权利要求1所述的适用于多种供水机组的通用型智能控制系统，其特征在于，还包括止回阀、压力罐和旁通阀，其中：
所述止回阀一端与所述泵相连，另一端连接出所述水压力传感器和压力罐；
所述旁通阀一端连接所述稳流罐，另一端连接出所述水压力传感器和压力罐。
3.如权利要求1所述的适用于多种供水机组的通用型智能控制系统，其特征在于，还包括设置于稳流罐底部的排空阀。
4.如权利要求1、2或3所述的适用于多种供水机组的通用型智能控制系统，其特征在于，所述控制柜设置通讯接口，所述处理器与所述通讯接口连接，通过该通讯接口接收所述参数。
5.一种基于权利要求1至4任意一项所述的适用于多种供水机组的通用型 智能控制系统的控制方法，该控制算法可以适用于多台变频型／工频型，大泵／小泵不同组合的机组恒压／叠压供水控制；
其特征在于，包括：
1)、控制柜内设的处理器通过外围传感器、本身设定值和变频器通讯的数据来对系统所拥有的泵进行类型设定和状态设定，并计算正在运行的泵数量，包括变频大泵、变频小泵、工频大泵和工频小泵，将所有计算结果分别存入内存备用；
2)、利用步骤1)的计算结果，再结合每台泵的启停次数或运行时间，对所有运行的泵进行停止顺序判断；
3)、利用步骤1)的计算结果，再结合每台泵的启停次数或运行时间，对所有停止的泵进行启动顺序判断；
4)、根据出水口的压力数据和步骤1)的计算数据，对泵的运行数量需求进行计算；
5)、根据步骤1)和步骤4)的数据，计算下一个状态和所有泵的运行状态；
6)、根据步骤1)，4)和步骤5)的数据，计算PID，给出变频泵最佳频率状态。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，按照以下步骤对泵的运行数量需求进行计算：
a.判断是否是自动模式，是则进入下一步，否则进入手动过程；
b.判断是否在锁定时间，否则进入下一步，是则退出并等待；
c根据出水口压力与设定值的比较，如果小则进入步骤d，否则进入步骤f；
d.判断变频泵是否还有可运行泵并且变频泵的运行频率大于设定值，如果都符合则增加变频泵需求数量，如果不符合则进入下一步；
e.判断工频泵是否还有可运行泵如果有则增加工频泵数量；
f.判断工频泵已运行数量是否大于0，如果是则减少工频泵需求数量，否则进入下一步；
g.判断变频泵已运行数量是否大于0并且变频泵的运行频率小于设定值，如果是则减少变频泵需求数量，通过计算得到预期的最好运行状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |