CN107642126A - 一种基于plc的智能控制的节能供水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，由蓄水模块、供水模块和检测模块构成，所述供水模块与蓄水模块的进水端连接，在蓄水模块的出水口设有处理模块；并还设有用来控制整个系统运行的PLC控制器上。本发明结构简单适应性较强，通过设有变频电机和恒压罐体来降低设备的整体功耗，因为供水系统中最大的能源消耗设备即为水泵，而通过合适的蓄水装置和PLC控制器从而通过调节恒压罐体水量和变频电机工作状态从而达到节能的效果；而且通过PLC控制器能够将整个装置内的各个指标进行实时监测且通过无线模块进行远程信号传输并发送到终端设备上进行查看或告警，能够及时的发现装置的隐患和问题，给后期的运行维护提供便利。

Description

一种基于PLC的智能控制的节能供水装置

技术领域

本发明涉及供水系统领域，具体是指一种基于PLC的智能控制的节能供水装置。

背景技术

供水体系的就功能而言，整个供水体系应满足用户对水质、水量和水压的需求。除此之外，在整个基建进程和出产运转中还需求基建投资，常常运转费用低、操作办理便利、无塔供水设备能安全出产以及充分发挥整个供水体系的经济效益。因而，正确挑选供水体系，具有十分重要的含义。影响供水体系挑选的要素许多，主要有城镇或小区的计划、当地地势、用户对供水体系的需求和水派的类型竿。因为上述要素的不一样，供水体系能够有各种不一样的方式及其组成。如以符合卫生需求的深层地下水作水源，供应居民生活饮用，则就不需求净化处置，仅缔造取水和翰配水工程即可，如以江河水作为居民生活用水的水源时，碳钢无塔供水设备则需求取水、净化和畅配水等进程。在建设进程中，有必要根据具体情况，挑选合理的供水体系。

现在很多供水系统旨在针对市政自来水官网对某一特定区域进行集中供水的设备，例如小型加压站，能够将自来水厂输送过来的自来水加压后辐射到该地区的输水管网中。但是在农村、偏远山区的工业基地、通过自然水源供给的区域，便不能采用常规设置的供水系统，而往往这种地区的用水难度大，且供水设备老旧，能耗较高，使得用水成本较高，无法给企业或者居民带来用水便利；而且老旧的供水设备需要通过人工定期维护，一旦出现什么问题，不仅维修过程繁琐，更换零部件周期较长，而且无法及时排查出隐患或者问题，不能及时的进行处理，给后期维护带来了诸多不变。

发明内容

针对上述现有问题中供水系统能耗较高且不能实时监控并进行反馈的问题，控制本发明提供一种通过PLC技术进行自动控制管理、能够降低功耗的智能控制的节能供水装置。

本发明通过下述技术方案实现：一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，由蓄水模块、供水模块和检测模块构成，所述供水模块与蓄水模块的进水端连接，在蓄水模块的出水口设有处理模块；

蓄水模块包括恒压罐体，恒压罐体上设有进水口和出水口，并在进水口和出水口上均设有电磁阀，所述供水模块的出水端与恒压罐体的进水口连通，所述检测模块的进水端与恒压罐体的出水口连通；

供水模块包括蜗壳和与蜗壳内设置的叶轮传动连接的变频电机，在蜗壳进水端和出水端均单独设有单向阀；

检测模块包括设置在恒压罐体内的压力传感器和液位传感器、设置在处理模块进水口和出水口上的水质检测传感器、设置在变频电机上的温度传感器和电功率传感器；

所述压力传感器、液位传感器、水质检测传感器、温度传感器、电功率传感器、电磁阀和变频电机均连接在用来控制整个系统运行的PLC控制器上。

为更好的实现本发明，进一步地，所述恒压罐体由管状外壳和设置在管状外壳内的活塞构成，在管状外壳一侧开口处通过设有的密封盖形成蓄水腔，在密封盖上设有进水口和出水口；在管状外壳另一侧开口处设有用来限制活塞落出的挡块，且在设有挡块一侧开口处的等圆心角在管状外壳外壁上设有三个或三个以上的气弹簧，通过气弹簧给蓄水腔提供压力。

进一步地，所述处理模块包括从进水端到出水端依次连接的全自动管道过滤器、反冲洗过滤器和三级处理器；所述三级处理器内包括活性炭层、PP过滤层和超滤膜过滤层其中的一种或多种；在三级处理器进水端和出水端均设有压力传感器；所述全自动管道过滤器、反冲洗过滤器、设置在三级处理器上的压力传感器均与PLC控制器连接。

进一步地，所述水质检测传感器包括设置在同一外壳上的TOC传感器、电导率传感器、pH传感器、ORP传感器、浊度传感器和溶解氧传感器。

进一步地，在供水装置中还设有与PLC控制器连接的太阳能发电模组，所述太阳能发电模组包括光伏发电板、蓄电池和太阳能发电控制器，所述光伏发电板与太阳能发电控制器连接，通过太阳能发电控制器进行转化并输出稳定的电流到蓄电池中进行存储，所述蓄电池与PLC控制器连接与市政电网共同提供电能。

进一步地，在供水模块的进水端还设有水源采集模块，所述水源采集模块包括带有变频器的潜水电泵和与潜水电泵连接的前置处理器，所述前置处理器的出水端与供水模块连接；前置处理器包括从进水端到出水端依次连接的气浮池、絮凝池和消毒池；在前置处理器的进水端和出水端均设有水质检测传感器。

进一步地，所述消毒池内设有紫外灯组。

进一步地，所述管状罐体内壁设有聚四氟乙烯涂层。

进一步地，所述PLC控制器上还设有用来报警的声光报警器和远程报警服务器，其中所述的远程报警服务器包括兼容2/3/4G网络的无线模块和存储器，PLC控制器将检测模块中的所有检测值与存储在存储器中的阀值进行对比，一旦其中一个指标或者一个以上的指标超过阀值便通过无线模块将警告信息发送到管理终端设备上进行提示。

进一步地，所述的管理终端设备包括手机、笔记本、平板电脑和远程服务器。

本发明主要是用来管理特定地区供水的系统，例如偏远山区的村庄或者工厂，因为远离城市，对于其维护和管理要求较高，且需要控制成本，故采用本发明中的系统进行供水。其中所述的蓄水模块用来盛装从供水模块输送过来的水的装置，以达到稳压整流的作用。而所述的变频电机是一种可以通过改变功率从而达到降低能耗效果的电机，通过变频电机带动叶轮转动，从而将水增加一定的压力后输入蓄水模块中，然后经过处理模块使得出水达到一定的指标。

值得说明的是，整个装置内设有的压力传感器、温度传感器、水质检测传感器和电磁阀均采用相同的型号的结构，虽然安装在不同的位置，但是实现的技术效果相同，故本发明中将其使用相同的技术术语进行指代。其中每个模块的进出水口上均设有电磁阀，这里为了便于描述恒压罐体的结构，故只在权利要求书中限定其进水口和出水口上设有电磁阀，本领域的技术人员应当理解为PLC控制器能够控制每个设备的进出水端的电磁阀。所述的PLC控制器是一种供水系统控制管理的常用设备，即为一种可编程控制柜，控制柜指成套的控制柜,可实现电机,开关的控制的电气柜。PLC控制柜具有过载、短路、缺相保护等保护功能。其外部设有LED显示器，便于查看监控数据和设备运行状态，而使用者可通过PLC控制器上的案件进行控制，而具体的电路连接关系和控制原理均为本领域技术人员所公知的技术手段，故在此不对其进行过多详述。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明结构简单适应性较强，通过设有变频电机和恒压罐体来降低设备的整体功耗，因为供水系统中最大的能源消耗设备即为水泵，而通过合适的蓄水装置和PLC控制器从而通过调节恒压罐体水量和变频电机工作状态从而达到节能的效果；而且通过PLC控制器能够将整个装置内的各个指标进行实时监测且通过无线模块进行远程信号传输并发送到终端设备上进行查看或告警，能够及时的发现装置的隐患和问题，给后期的运行维护提供便利。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：

图1为本发明的恒压罐体的结构示意图；

图2为本发明的流程结构图。

其中：1—管状外壳，2—活塞，3—密封盖，4—挡块，5—气弹簧；S1-S6均为水质检测传感器，YW—液位传感器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

本实施例的一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，如图2所示，包括用来控制整个系统的PLC控制器，而整个供水装置包括从进水端到出水端依次连接的供水模块、蓄水模块和检测模块。其中，供水模块是一种变频水泵结构，主要包括变频电机和蜗壳，相较于普通的变频水泵结构更加简单，占地面积较小，适合与小型供水系统的使用。而所述的蜗壳的进水端和出水端均设有单向阀，从而保证水流不会因为变频电机停止而出现回流的现象，给变频电机提供断流保护。而所述的蓄水模块包括恒压罐体，恒压罐体上设有进水口和出水口，并在进水口和出水口上均设有电磁阀，所述供水模块的出水端与恒压罐体的进水口连通，所述检测模块的进水端与恒压罐体的出水口连通；所述的恒压罐体内部的压力能够维持在一定范围内，从而保证出水水压。水经过供水模块加压后进入恒压罐体内，以往的供水系统中采用的水泵为恒定的功率运行，且一直处于开机状态，其能耗较高。而本发明中采用蓄水模块能够有效的克服高峰期和低峰期的用水水量差异，通过PLC控制器的控制，使得整个系统能够在用水低峰期时以较低的能耗运行。因为在所述的恒压罐体内设有压力传感器和液位传感器，压力传感器采用PT100型号，在图中所标识的PT100即为压力传感器。其中的液位传感器能够实时将恒压罐体内的液位值传输到PLC控制器中，而PLC控制器将检测值与预设的阀值进行对比，一旦液位低于阀值时，便会是变频电机全负荷运行；而液位高于阀值A1时，便会控制变频电机降低至最低功率运行。这里值得说明的是，所述的最低功率是指供水模块将水输送到恒压罐体中的最低功率值，一旦低于这个功率值，两边的压力差为零或者供水模块一端的压力值小于恒压罐体的压力值。然后一旦液位高于A2时，PLC控制器便控制供水模块停止工作，当液位低于A1时，便会启动变频电机以最低功率值开始运转。这里的A1和A2是用来指代某个液位高度，而具体的值会根据实际的恒压罐体尺寸、供水流量和供水模块功率等多种因素进行参考得出的，而具体的计算过程和方法为本领域技术人员所公知的技术手段，故在此只对其功能进行说明。

供水模块包括蜗壳和与蜗壳内设置的叶轮传动连接的变频电机，在蜗壳进水端和出水端均单独设有单向阀。所述的变频电机与蜗壳组成变频水泵，而变频电机与PLC控制器连接，通过PLC控制器控制叶轮转速。在蓄水模块出水端设有处理模块，在处理模块进水口和出水口上设有水质检测传感器然后在变频电机上的温度传感器和电功率传感器；所述压力传感器、液位传感器、水质检测传感器、温度传感器、电功率传感器、电磁阀和变频电机均连接在用来控制整个系统运行的PLC控制器上。处理模块两端的水质检测传感器用来实时检测处理模块的运行状态，进水端的水质检测传感器用来提供数据参考，而出水端的水质检测传感器用来检测出水水质是否达标。两个水质检测传感器每隔10-20min进行一侧检测，并将检测值发送到PLC控制器中与阀值进行对比，一旦超过阀值，PLC控制器便关闭整个装置。而PLC控制器上还设有用来报警的声光报警器和远程报警服务器，其中所述的远程报警服务器包括兼容2/3/4G网络的无线模块和存储器，PLC控制器将检测模块中的所有检测值与存储在存储器中的阀值进行对比，一旦其中一个指标或者一个以上的指标超过阀值便通过无线模块将警告信息发送到管理终端设备上进行提示。

实施例2：

本实施例是在上述实施例1的基础上，进一步地限定，如图1所示，所述恒压罐体由竖立设置的管状外壳1和设置在管状外壳1内的活塞2构成，在管状外壳1一侧开口处通过设有的密封盖3形成蓄水腔，，在密封盖3上设有进水口和出水口；在管状外壳1另一侧开口处设有用来限制活塞2落出的挡块4，且在设有挡块4一侧开口处的等圆心角在管状外壳1外壁上设有三个的气弹簧5，通过气弹簧5给蓄水腔提供压力。其中所述的气弹簧5是一种由压力缸、活塞2杆、活塞2、密封导向套、填充物（惰性气体或者油气混合物）构成的连接机构。原理是在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞2杆的横截面积小于活塞2的横截面积从而产生的压力差来实现活塞2杆的运动。由于原理上的根本不同，气弹簧5比普通弹簧有着很显著的优点：速度相对缓慢、动态力变化不大、容易控制。通过设有的多个气弹簧5来提供下压力，使得活塞2始终有一个向下的推力，使得蓄水腔内的压力保持稳定。供水模块将水不断的输送入蓄水腔中，因为进水压力大于气弹簧5的压力，故进水能够推动活塞2向上运动，而气弹簧5便慢慢收缩。而所述的挡块4能够阻挡活塞2继续向上运动，从而防止活塞2落出。而PLC控制器可控制进水口和出水口上的电磁阀的开闭，如同实施例1中所要实现的功能，通过液位传感器来反馈控制进水水量。一般情况下，进水口和出水口常常同时打开，而此时只需将水压维持在恒压罐体内部压力值即可，进水口进入的水便从吹水口出去，或者保持恒压罐体内一定液位高度的水量，然后使进水口和出水口的流量保持一致即可。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例3：

本实施例是在上述实施例2的基础上，进一步地限定，所述处理模块包括从进水端到出水端依次连接的全自动管道过滤器、反冲洗过滤器和三级处理器；所述三级处理器内包括活性炭层、PP过滤层和超滤膜过滤层其中的一种或多种；在三级处理器进水端和出水端均设有压力传感器；所述全自动管道过滤器、反冲洗过滤器、设置在三级处理器上的压力传感器均与PLC控制器连接。其中所述的全自动管道过滤器是一种利用滤网直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生。而反冲洗过滤器是一种利用滤网直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，以净化水质及保护系统其他设备正常工作的精密设备。水由进水口进入自清洗过滤器机体，由于智能化PLC设计，系统可自动识别杂质沉积程度，给排污阀信号自动排污。通过三级处理从而使出水水质达到相应的水质要求。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例4：

本实施例是在上述实施例3的基础上，进一步地限定，所述水质检测传感器包括设置在同一外壳上的TOC传感器、电导率传感器、pH传感器、ORP传感器、浊度传感器和溶解氧传感器。通过实时检测水中的水质情况，并在PLC控制器外部的LED显示器和通过无线模块发送到远程的终端设备上进行查看。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例5：

本实施例是在上述实施例4的基础上，进一步地限定，在供水装置中还设有与PLC控制器连接的太阳能发电模组，所述太阳能发电模组包括光伏发电板、蓄电池和太阳能发电控制器，所述光伏发电板与太阳能发电控制器连接，通过太阳能发电控制器进行转化并输出稳定的电流到蓄电池中进行存储，所述蓄电池与PLC控制器连接与市政电网共同提供电能。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例6：

本实施例是在上述实施例5的基础上，进一步地限定，在供水模块的进水端还设有水源采集模块，所述水源采集模块包括带有变频器的潜水电泵和与潜水电泵连接的前置处理器，所述前置处理器的出水端与供水模块连接；前置处理器包括从进水端到出水端依次连接的气浮池、絮凝池和消毒池；在前置处理器的进水端和出水端均设有水质检测传感器。所述消毒池内设有紫外灯组。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例7：

本实施例是在上述实施例6的基础上，进一步地限定，所述管状罐体内壁设有聚四氟乙烯涂层。这种材料的产品一般统称作"不粘涂层"；是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之途，亦成为了不沾锅和水管内层的理想涂料。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，由蓄水模块、供水模块和检测模块构成，所述供水模块与蓄水模块的进水端连接，在蓄水模块的出水口设有处理模块，其特征在于：

蓄水模块包括恒压罐体，恒压罐体上设有进水口和出水口，并在进水口和出水口上均设有电磁阀，所述供水模块的出水端与恒压罐体的进水口连通，所述检测模块的进水端与恒压罐体的出水口连通；

供水模块包括蜗壳和与蜗壳内设置的叶轮传动连接的变频电机，在蜗壳进水端和出水端均单独设有单向阀；

检测模块包括设置在恒压罐体内的压力传感器和液位传感器、设置在处理模块进水口和出水口上的水质检测传感器、设置在变频电机上的温度传感器和电功率传感器；

所述压力传感器、液位传感器、水质检测传感器、温度传感器、电功率传感器、电磁阀和变频电机均连接在用来控制整个系统运行的PLC控制器上。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，其特征在于：所述恒压罐体由管状外壳（1）和设置在管状外壳（1）内的活塞（2）构成，在管状外壳（1）一侧开口处通过设有的密封盖（3）形成蓄水腔，在密封盖（3）上设有进水口和出水口；在管状外壳（1）另一侧开口处设有用来限制活塞（2）落出的挡块（4），且在设有挡块（4）一侧开口处的等圆心角在管状外壳（1）外壁上设有三个或三个以上的气弹簧（5），通过气弹簧（5）给蓄水腔提供压力。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，其特征在于：所述处理模块包括从进水端到出水端依次连接的全自动管道过滤器、反冲洗过滤器和三级处理器；所述三级处理器内包括活性炭层、PP过滤层和超滤膜过滤层其中的一种或多种；在三级处理器进水端和出水端均设有压力传感器；所述全自动管道过滤器、反冲洗过滤器、设置在三级处理器上的压力传感器均与PLC控制器连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，其特征在于：所述水质检测传感器包括设置在同一外壳上的TOC传感器、电导率传感器、pH传感器、ORP传感器、浊度传感器和溶解氧传感器。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，其特征在于：在供水装置中还设有与PLC控制器连接的太阳能发电模组，所述太阳能发电模组包括光伏发电板、蓄电池和太阳能发电控制器，所述光伏发电板与太阳能发电控制器连接，通过太阳能发电控制器进行转化并输出稳定的电流到蓄电池中进行存储，所述蓄电池与PLC控制器连接与市政电网共同提供电能。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，其特征在于：在供水模块的进水端还设有水源采集模块，所述水源采集模块包括带有变频器的潜水电泵和与潜水电泵连接的前置处理器，所述前置处理器的出水端与供水模块连接；前置处理器包括从进水端到出水端依次连接的气浮池、絮凝池和消毒池；在前置处理器的进水端和出水端均设有水质检测传感器。

7.根据权利要求6所述的一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，其特征在于：所述消毒池内设有紫外灯组。

8.根据权利要求2所述的一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，其特征在于：所述管状罐体内壁设有聚四氟乙烯涂层。

9.根据权利要求1或2所述的一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，其特征在于：所述PLC控制器上还设有用来报警的声光报警器和远程报警服务器，其中所述的远程报警服务器包括兼容2/3/4G网络的无线模块和存储器，PLC控制器将检测模块中的所有检测值与存储在存储器中的阀值进行对比，一旦其中一个指标或者一个以上的指标超过阀值便通过无线模块将警告信息发送到管理终端设备上进行提示。

10.根据权利要求9所述的一种基于PLC的智能控制的节能供水装置，其特征在于：所述的管理终端设备包括手机、笔记本、平板电脑和远程服务器。