CN105697351A - 自动检测调节水压系统 - Google Patents

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刘先黎
卢桥
谭柱
苏伟
黄章源
陈堂标
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    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
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Abstract

本发明公开了一种自动检测调节水压系统。该自动检测调节水压系统包括：水泵；电机，用于带动所述水泵；可编程控制器；压力传感器，安装在供水管道上，用于检测供水管道的实际压力；该压力传感器的输出端与可编程控制器的输入端连接；以及变频器，其输入端与所述可编程控制器的输出端连接，用于控制所述电机带动水泵工作。该自动检测调节水压系统利用可编程序控制器、变频器、液位传感器、压力传感器等硬件，对供水设备进行自动检测调节水压，提高了设备供水效率，降低了电力资源浪费，延长了水泵电机正常使用寿命，解决了以往可能出现的水量供应不足/过量、水压欠压/超大等突出问题。

Description

自动检测调节水压系统
技术领域
本发明涉及供水系统领域，特别涉及一种自动检测调节水压系统。
背景技术
供水系统中，常采用电机带动齿轮泵把储水池中的水通过管道输送给用户，这种工作方式的电机转速相对恒定，当用户集中用水、用量较大或远距离输送水源时，整条管道的水压较低，特别是高楼层用户的水压更低。水压压力不稳定，水压过高易使水管爆裂，水压过低又无法输送水进高楼用户，因此现有供水系统中存在的水压不恒定且无法调节的问题。
若采用大功率电机抽水虽使水压上升，但用电量较大，浪费过多电力资源。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单合理的自动检测调节水压系统，该自动检测调节水压系统利用可编程序控制器(PLC)、变频器、液位传感器、压力传感器等硬件，对供水设备进行自动检测调节水压，提高了设备供水效率，降低了电力资源浪费，延长了水泵电机正常使用寿命，解决了以往可能出现的水量供应不足/过量、水压欠压/超大等突出问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种自动检测调节水压系统，包括：水泵；电机，用于带动所述水泵；可编程控制器；压力传感器，安装在供水管道上，用于检测供水管道的实际压力；该压力传感器的输出端与可编程控制器的输入端连接；以及变频器，其输入端与所述可编程控制器的输出端连接，用于控制所述电机带动水泵工作。
优选地，上述技术方案中，可编程控制器包括模拟量模块，所述模拟量模块的输出端与可编程控制器的输入端连接，所述压力传感器的输出端与模拟量模块的输入端连接，将采集到的水压的物理量转变成电信号传送给模拟量模块。
优选地，上述技术方案中，可编程控制器还包括：电源模块和数字量输入输出模块。
优选地，上述技术方案中，该自动检测调节水压系统还包括液位传感器，其安装在水池的侧壁上，用于检测水池水量情况。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该自动检测调节水压系统利用可编程序控制器(PLC)、变频器、液位传感器、压力传感器等硬件，对供水设备进行自动检测调节水压，提高了设备供水效率，降低了电力资源浪费，延长了水泵电机正常使用寿命，解决了以往可能出现的水量供应不足/过量、水压欠压/超大等突出问题。
附图说明
图1为本发明的自动检测调节水压系统的结构示意图。
图2为本发明的自动检测调节水压系统的水泵电机主回路模块示意图。
图3为本发明的自动检测调节水压系统的变频运行控制模块示意图。
图4为本发明的自动检测调节水压系统的PLC与变频器联合控制模块示意图。
图5为本发明的自动检测调节水压系统的PLC程序模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明具体实施方式的自动检测调节水压系统的具体包括：压力传感器1、可编程控制器(PLC)3、变频器4、电机5和水泵6，其中，可编程控制器(PLC)3具有模拟量模块，压力传感器1安装在管道上，用于检测管道实际压力，它把水压的物理量转变成电信号传送给模拟量模块，模拟量模块再把该电信号转变成数字量信号送给可编程控制器(PLC)3，构成闭环控制系统。用户设定压力值后，可编程控制器(PLC)根据压力设定值与实际压力值进行逻辑判断，输出模拟量给变频器，变频器控制电机带动水泵工作。用户集中用水(水压偏低)，PLC输出较大电压值给变频器，电机带动水泵高速运行，以此弥补供水不足情况；用户零散用水(水压偏高)，PLC输出较小值给变频器，电机带动水泵低速运行，以此减轻供水过足情况。该自动检测调节水压系统利用可编程序控制器(PLC)、变频器、液位传感器、压力传感器等硬件，对供水设备进行自动检测调节水压，提高了设备供水效率，降低了电力资源浪费，延长了水泵电机正常使用寿命，解决了以往可能出现的水量供应不足/过量、水压欠压/超大等突出问题。
具体来讲，可编程控制器(PLC)3包括：电源模块、数字量输入输出模块和模拟量模块，模拟量模块的输出端与可编程控制器(PLC)3的输入端连接，用于把压力传感器1采集到的水压的电信号转变成数字量信号送给可编程控制器(PLC)3，构成闭环控制系统。
压力传感器1作为管道压力的采集端，安装在管道2上，用于检测管道实际压力(水压)；该压力传感器1的输出端与模拟量模块的输入端连接，将采集到的水压的物理量转变成电信号传送给模拟量模块。
变频器4的输入端与可编程控制器(PLC)3的输出端连接，用于控制电机5带动水泵6工作。可编程控制器(PLC)根据压力设定值与实际压力值进行逻辑判断，输出的模拟量给变频器4，变频器4控制电机5带动水泵6工作。用户集中用水(水压偏低)，PLC输出较大电压值给变频器，电机带动水泵高速运行，以此弥补供水不足情况；用户零散用水(水压偏高)，PLC输出较小值给变频器，电机带动水泵低速运行，以此减轻供水过足情况。
自动检测调节水压系统采用模块化设计，其主要包括：水泵电机主回路模块、变频运行控制模块、PLC与变频器联合控制模块和PLC程序模块，具体说明如下：
图2为水泵电机主回路模块，其中：L1、L2、L3为三相交流电，R/S/T、U/V/W分别为变频器输入、输出端，QS为电源主回路开关。通过可编程控制器(PLC)的数字量信号控制变频器运行方向，模拟量信号控制变频器运行速度，达到动态控制水泵电机M高速或低速运行。
图3为变频运行控制模块，其中：SA1为手动/自动切换旋钮，KA0-KA3为中间继电器,HL1-HL4为信号指示灯，Q0.0、Q0.1、Q0.2为PLC输出点并分别表示存在水源、电机变频运行、电机变频故障。工作流程分为手动、自动两种模式，手动模式时：SA1旋到ON档且变频器无故障时，中间继电器KA3得电使其常开触点闭合，一方面使变频器MM420正转信号条件得到满足，另一方面使图3中指示灯HL4得电以此示意水泵电机正在工作；自动模式时：SA1须旋到OFF档且在PLC程序控制下使中间继电器KA1得电吸合，从而保证中间继电器KA3得电并使水泵电机进入自动运行模式。
图4为PLC与变频器联合控制模块：可编程控制器(PLC)3主要由电源模块(文中未标识)、数字量输入输出模块(DI/D0)、模拟量模块(AI/A0)组成。I0.0、I0.1为PLC输入点，分别表示自动模式、变频报警点；Q0.0、Q0.1为PLC输出点，分别表示水源(KA0)、变频运行(KA1)、变频报警(KA2)；液位传感器信号、压力传感器信号输出的电流信号为0-20mA，并分别被接到PLC的模拟量模块输入端RA/A+/A-和RB/B+/B-,输出的电压信号M0、V0被接到到变频器模拟量端子3、4。当管道压力大于设定值，电压信号M0、V0输出量变小，变频器输出较低频率，水泵电机低速运行；当管道压力小于设定值，电压信号M0、V0输出量变大，变频器输出较高频率，水泵电机高速运行，达到自动检测调节水压的目的。西门子变频器MM420端子1、2、3用于手动模式下调节频率，R是一个滑动电阻，通过KA1的触点切换手动、自动模式。端子12、13输出的电压值反馈到触摸屏(HMI)上，水压设定值、运行时间、系统功能等参数设置直接在触摸屏上设定并与PLC进行实时通讯。端子19、20为变频器报警输出点，如水泵电机过载、短路、缺相等故障发生时，I0.1为on并被反馈到数字量模块DI/D0中。
图5为PLC程序模块：下表对图5中的输入输出点、内部变量进行注释:
PLC程序梯形图注释：
程序第1行：操作者拨到自动模式(I0.0为on)，且管道内存在水源(Q0.0为on)，水管压力实际值(VD16)大于压力下限设定值(VD0)而又小于压力上限设定值(VD4)时，程序流程导通使延时定时器T30得电，经过30*100＝3000ms＝3s后T30内部常开点闭合。
程序第2行：当水压实际值(VD16)大于压力上限设定值(VD4),程序流程导通，经过定时30*100ms＝3000ms＝3s后，定时器T31常闭触点断开，切断第3行程序流程，使电机变频运行失电(Q0.1为off)。
程序第3行：T30处于闭合使第3行程序流程导通，变频运行输出点得电(Q0.1为on)，驱动水泵电机变频运行。
程序第4行：管道内存在水源即标识值(VD8)大于最小标识值(VD10),水源指示灯(Q0.0)有输出并在操作面板显示。
程序第5行：运行在自动模式(I0.0为on)，当水泵电机过载或热继电器跳闸等故障(I0.1为on)发生时，触发变频器报警指示灯变亮(Q0.2为on)。
自动检测调节水压装置的调试：
先把主电源回路的开关QS下闸、拆卸掉变频器输出端U/V/W的电缆，进行假负荷试运行：合上控制回路和PLC的电源，即仅提供24VDC的电源，手动模式下旋钮SA1为ON,对变频器MM420频率调整旋钮逐步增大或减小，观察触摸屏(HMI)上的电压输出是否也随之增大或减小，若变化正常，说明PLC与模拟量模块、变频器工作正常，若不正常则需要重新检查图2、图3、图4的控制线路。把变频器输出端U/V/W的电缆接上，合上主电源开关QS进行带负荷运行。
优选的，该自动检测调节水压系统还包括液位传感器7，其安装在水池8的侧壁上，用于检测水池水量情况。
综上，该自动检测调节水压系统利用可编程序控制器(PLC)、变频器、液位传感器、压力传感器等硬件，对供水设备进行自动检测调节水压，提高了设备供水效率，降低了电力资源浪费，延长了水泵电机正常使用寿命，解决了以往可能出现的水量供应不足/过量、水压欠压/超大等突出问题。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (4)

1.一种自动检测调节水压系统，其特征在于，包括：
水泵；
电机，用于带动所述水泵；
可编程控制器；
压力传感器，安装在供水管道上，用于检测供水管道的实际压力；该压力传感器的输出端与可编程控制器的输入端连接；以及
变频器，其输入端与所述可编程控制器的输出端连接，用于控制所述电机带动水泵工作。
2.根据权利要求1所述的自动检测调节水压系统，其特征在于，所述可编程控制器包括模拟量模块，所述模拟量模块的输出端与可编程控制器的输入端连接，所述压力传感器的输出端与模拟量模块的输入端连接，将采集到的水压的物理量转变成电信号传送给模拟量模块。
3.根据权利要求2所述的自动检测调节水压系统，其特征在于，所述可编程控制器还包括：电源模块和数字量输入输出模块。
4.根据权利要求1所述的自动检测调节水压系统，其特征在于，该自动检测调节水压系统还包括液位传感器，其安装在水池的侧壁上，用于检测水池水量情况。
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