CN112609773A - 一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法 - Google Patents

Abstract

一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法，采用单片机模块、数据运算单元、数据控制单元、数据接收单元、数据调度单元作为恒压供水系统应用的远程调控运行参数的工具；恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法分为三个步骤。本发明基于现有二次供水系统的PLC控制子系统，只增加了少量部件，整体成本低、使用方便，应用中数据调度单元能在远端方便控制PLC的压力阈值数据，用水低峰时间段PLC控制水泵保持相对低水量、低水压为用户侧管道供水、达到节能目的；用水高峰时间段将使PLC不改变原有压力设置阈值的情况下，能实时提高变频器的频率，进而水泵的转速提高、功率增大、用户侧水压增大，进而保证了高层住户高峰用水时间段能正常用水。

Description

一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法

技术领域

本发明涉及二次供水系统技术领域，特别是一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法。

背景技术

高层建筑二次供水系统是把欠压的自来水，采用增压的方式将自来水进行增压使高层建筑住户能正常使用到自来水的设施，给高层建筑的居民用水提供了保障。现有的高层建筑二次供水系统工作时，配套的压力传感器实时监测二次供水系统水泵出水管道（和用户管道相通）侧的出水压力，再把压力信号（4——20mA电流信号）传递给高层建筑二次供水系统配套的PLC等供水控制子系统，然后PLC通过PID调节，对变频器的频率进行调节，进而达到调节水泵转速的目的；在出水压力高于PLC设定的水压阈值时、也就是用户管道侧压力过高时，水泵降低转速进而用户侧管道水压降低；在出水压力低于PLC设定的水压阈值时、也就是用户管道侧压力过低时，水泵提高转速增加用户侧水压；在出水压力等于PLC设定的水压阈值时，水泵保持当前转速，进而达到恒压供水目的，并通过水压和变频器的频率变化，得出总的用水规律。

现有的二次供水系统应用的PLC设定的供水压力阈值是一个定值。实际情况下，在二次供水系统安装初期，住宅小区入住人口不多，用水量不大的情况下PLC设定的供水压力阈值、为了达到节能目的设置得较小；但是随着入住人口的增加，用水量的增大，系统的运行工况也发生了变化，原有的运行参数（PLC设定的供水压力阈值设置得相对小），尤其是用水高峰期（比如晚上6点到9点时间段、中午12点到一点、早上7点到8点用水量较大，其他时间段用水量较小），所需水压较高原有设定的用户管道侧水压就没法满足供水的需求，往往用水高峰期高楼的水压力不够，造成热水器等没法正常工作，甚至其他生活用水也无法得到满足，对居民的正常生活用水带来了不利影响（举例来说，一个住宅小区的二次供水系统，PLC设定的是水泵出水端用户管道侧水压为0.8Mpa，在用水低峰时间段能满足正常供水，当时高峰用水时间段，虽然PLC控制水泵出水端的水压是0.8Mpa，但是用户用水量突然变大，高层住户的管道内水压压降过大、水压过低就无法正常用水）。反之，如果PLC设定的用户管道侧供水压力阈值过大，那么用水低峰期由于用户侧管道内水压力太高，这样，二次供水系统的运行无效功耗会增大，造成不必要的电能浪费。综上，现有的二次供水系统需要一种能动态调节水泵出水压力的方式来优化运行。但是目前二次供水系统老旧设备多，无通讯接口，或者没有公开的通讯协议，无法对PLC进行参数动态控制，如果要更换新的控制PLC控制子系统，又存在改造成本高的问题（费用可达上万）。基于上述，提供一种利用现有PLC控制子系统，具有成本低、使用方便，能在远端动态监测并控制用户侧管道内水压的方法显得尤为必要。

发明内容

为了克服了现有二次供水系统使用的PLC控制子系统无法根据用户用水量调节PLC水压设置阈值，由此导致用户高峰期用水无法得到有效保证的弊端，本发明提供了基于现有二次供水系统的PLC控制子系统，只增加了少量部件，整体成本低、使用方便，应用中，实时采集水压传感器的压力并传输到远端，数据调度单元能在远端方便控制PLC的压力阈值数据，用水低峰时间段PLC控制水泵保持相对低水量、低水压为用户侧管道供水、达到节能目的，当用水高峰时间段高层住户水压不足时，数据运算单元经现场单片机模块进行相应输出切换后，能输出偏移量电流信号数据模拟二次供水系统压力传感器压力数据进入PLC信号输入端，使PLC不改变原有压力设置阈值的情况下，能实时提高变频器的频率，进而水泵的转速提高、功率增大、用户侧水压增大，保证了高层住户高峰用水时间段能正常用水的一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法，其特征在于采用单片机模块、数据运算单元、数据控制单元、数据接收单元、数据调度单元作为恒压供水系统应用的远程调控运行参数的工具，所述数据运算单元、数据控制单元是安装在单片机模块内的应用软件，数据接收单元、数据调度单元是安装在远端管理平台PC机内的应用软件；所述单片机模块的信号交互端口经二次供水系统的网关和远端管理平台PC机通过有线或无线中的一种实现连接；所述单片机模块配套有一只单刀双掷继电器，单刀双掷继电器的公共端和二次供水系统的PLC信号输入端电性连接，二次供水系统的压力传感器信号输出端和单刀双掷继电器的常闭触点端电性连接，单片机模块的信号输出端和单刀双掷继电器的常开触点端电性连接，压力传感器信号输出端和单片机模块信号输入端电性连接；恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法分为如下步骤，步骤一：压力传感器实时采集二次供水系统水泵出水管道侧的水压，并输出到单片机模块信号输入端，单片机模块经网关将信号传递到远端数据接收单元；步骤二：在用水高峰时间段，数据调度单元经数据控制单元远程控制单片机模块的单刀双掷继电器得电吸合，单片机模块信号输出端口和PLC信号输入端连通，PLC输出控制信号到二次供水系统的变频器，其中，数据控制单元接收到数据调度单元发出的指令信号后，在数据运算单元计算处理作用下将压力传感器输入的信号电流降低输出到PLC的压力信号输入端口，PLC输出相对高的控制信号到二次供水系统的变频器，二次供水系统的水泵工作在较高转速下、输出相对较高水压到用户管道侧；步骤三：在用水低峰时间段，数据调度单元经数据控制单元也可远程控制单片机模块的单刀双掷继电器失电吸合，压力传感器的信号输出端直接和PLC信号输入端连通，PLC输出相对低的控制信号到二次供水系统的变频器，二次供水系统的水泵工作在较低转速下输出相对较低水压到用户管道侧。

进一步地，所述单片机模块是主控芯片为STM32F103C8T6的单片机模块成品，数据调度单元经数据控制单元远程控制单刀双掷继电器失电不吸合，压力传感器的信号输出端直接和PLC信号输入端连通时，压力传感器输出的4-20mA的电流信号直接进入PLC信号输入端口，数据调度单元经数据控制单元远程控制单刀双掷继电器得电吸合时，单片机变换过后的4-20mA电流输入到PLC的压力输入端口。

进一步地，所述数据运算单元计算处理、将压力传感器输入的信号电流降低输出到PLC的压力信号输入端口中，远端人员能经数据调度单元远程修改数据运算单元计算处理、压力传感器输入的信号电流降低的幅度大小，数据运算单元在无网络情况下，也能现场下载供水运行策略到单片机模块，单片机模块实现断网情况下进行运行。

进一步地，所述数据运算单元计算处理、将压力传感器输入的信号电流降低输出到PLC的压力信号输入端口时，实际输出到PLC的电流信号低于压力传感器采集的用户管道侧水压电流信号，实现PLC在用户管道侧水压在PLC设定的阈值信号电压以上到后，PLC能继续控制变频器输出相对较高频率电源进入水泵的电源输入端，水泵功率变大、出水压力增高，进而满足高峰用水时间段高层住户正常用水。

进一步地，所述数据接收单元主要接收二次供水系统的水压传感器采集的水压数据。

本发明有益效果是：本发明基于现有二次供水系统的PLC控制子系统，只增加了少量部件，整体成本低、使用方便，应用中数据调度单元能在远端方便控制PLC的压力阈值数据，用水低峰时间段PLC控制水泵保持相对低水量、低水压为用户侧管道供水、达到节能目的；当用水高峰时间段高层住户水压不足时，数据运算单元经现场单片机模块进行相应输出切换，在数据运算单元计算处理作用下将压力传感器输入的信号电流降低输出到PLC的压力信号输入端口，PLC输出相对高的控制信号到二次供水系统的变频器，这样使PLC不改变原有压力设置阈值的情况下，能实时提高变频器的频率，进而水泵的转速提高、功率增大、用户侧水压增大，进而保证了高层住户高峰用水时间段能正常用水。克服了现有二次供水系统使用的PLC控制子系统无法根据用户用水量调节PLC水压设置阈值，由此导致用户高峰期用水无法得到有效保证的弊端。基于上述，本发明具有好的应用前景。

附图说明

图1是本发明架构框图。

图2是本发明单刀双掷继电器转换信号结构示意图。

具体实施方式

图1、2所示，一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法，采用单片机模块、数据运算单元、数据控制单元、数据接收单元、数据调度单元作为恒压供水系统应用的远程调控运行参数的工具，所述数据运算单元、数据控制单元是安装在单片机模块内的应用软件，数据接收单元、数据调度单元是安装在远端管理平台PC机内的应用软件；所述单片机模块的信号交互端口经二次供水系统的网关和远端管理平台PC机通过有线或无线中的一种实现连接；所述单片机模块配套有一只单刀双掷继电器，单刀双掷继电器的公共端和二次供水系统的PLC信号输入端电性连接，二次供水系统的压力传感器信号输出端和单刀双掷继电器的常闭触点端电性连接，单片机模块的信号输出端和单刀双掷继电器的常开触点端电性连接，压力传感器信号输出端和单片机模块信号输入端电性连接。

图1、2所示，单片机模块是主控芯片为STM32F103C8T6的单片机模块成品，数据调度单元经数据控制单元远程控制单刀双掷继电器失电不吸合，压力传感器的信号输出端直接和PLC信号输入端连通时，压力传感器输出的4-20mA的电流信号直接进入PLC信号输入端口，数据调度单元经数据控制单元远程控制单刀双掷继电器得电吸合时，单片机变换过后的4-20mA电流输入到PLC的压力输入端口。数据运算单元计算处理、将压力传感器输入的信号电流降低输出到PLC的压力信号输入端口中，远端人员能经数据调度单元远程修改数据运算单元计算处理、压力传感器输入的信号电流降低的幅度大小，数据运算单元在无网络情况下，也能现场下载供水运行策略到单片机模块，单片机模块实现断网情况下进行运行。数据运算单元计算处理、将压力传感器输入的信号电流降低输出到PLC的压力信号输入端口时，实际输出到PLC的电流信号低于压力传感器采集的用户管道侧水压电流信号，实现PLC在用户管道侧水压在PLC设定的阈值信号电压以上到后，PLC能继续控制变频器输出相对较高频率电源进入水泵的电源输入端，水泵功率变大、出水压力增高，进而满足高峰用水时间段高层住户正常用水。数据接收单元主要接收二次供水系统的水压传感器采集的水压数据。

图1、2所示，恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法分为如下步骤，步骤一：压力传感器实时采集二次供水系统水泵出水管道侧的水压，并输出4-20mA的电流信号到单片机模块信号输入端和单刀双掷继电器的常闭触点端，单片机模块经网关同时将电流数据信号传递到远端数据接收单元；当水压高时压力信号电压大、水压低时压力信号电压低，远端管理人员根据接收的压力传感器压力信号能得到现场水泵输出端的输出水压数据。

图1、2所示，步骤二：在用水低峰时间段（比如晚上6点到9点时间段、中午12点到一点、早上7点到8点其他时间段外），数据调度单元发出指令经数据控制单元远程控制单刀双掷继电器失电，单刀双掷继电器失电不吸合其公共端和常闭触点端分别闭合，这样水压传感器输出的压力信号会经单刀双掷继电器常闭触点端直接进入PLC的压力信号输入端口，进而，PLC根据输入的压力信号控制变频器输出到水泵的电源频率。实际情况下，当水泵输出的水压低于PLC设定的阈值水压（比如0.8Mpa）时，PLC控制变频器输出相对高电源频率到水泵电源输入端，于是水泵工作在相对高转速、相对大功率，并输出较多水量到用户侧管道；当水泵输出的水压高于PLC设定的阈值水压时，PLC控制变频器输出相对低电源频率到水泵电源输入端，于是水泵工作在相对低转速、相对低功率，并输出相对少水量到用户侧管道；当水泵输出的水压和PLC设定的阈值水压接近时，PLC控制变频器保持当前输出电源频率到水泵电源输入端，于是水泵转速及输出功率、输出水量不变；通过上述，在用水低峰时间段，本发明能有效保证高层住户的用水。

图1、2所示，步骤三：在用水高峰时间段（（比如晚上6点到9点时间段、中午12点到一点、早上7点到8点时间段），数据调度单元发出指令经数据控制单元远程控制单刀双掷继电器得电吸合，压力传感器4-20MA信号经过单片机模块的数据运算单元换算后再输出到PLC的信号输入端口；这样经数据运算单元计算处理、将压力传感器输入的信号电流降低并输出到PLC的压力信号输入端口（经单刀双掷继电器常开触点端进入PLC的压力信号输入端口，压力传感器的信号输出端由于单刀双掷继电器得电不再经常闭触点端进入PLC的压力信号输入端口），PLC根据输入的压力信号控制变频器输出到水泵的电源频率，由于数据运算单元计算处理、将压力传感器输入的信号电流降低并输出到了PLC的压力信号输入端口，这样，PLC会输出相对高的控制信号到二次供水系统的变频器，二次供水系统的水泵工作在较高转速下输出相对较高水压到用户管道侧，满足了用水高峰期的水压水流量需要。举例来说，比如压力传感器输出0.8Mpa（也就是PLC的阈值信号电流，保证低峰用水时间段的用水需要）水压时，压力传感器输出到PLC的压力信号输入端口以及单片机模块的信号电流是12mA，但是用水高峰时间段需要水泵输出端水压达到0.9Mpa水压，最高层住户才能正常用水；数据运算单元计算将0.8Mpa水压时、压力传感器输出的信号电流12mA降低为10.6mA左右，那么，只有水泵输出端水压达到0.9Mpa水压，才能满足经数据运算单元计算处理后输出到PLC的压力信号输入端口的信号电压为12mA。进一步说，用水高峰时间段虽然进入PLC的压力信号输入端口的信号电压为12mA，但是必须水泵出水管道侧水压达到了0.9Mpa，才能满足进入PLC的压力信号输入端口的信号电压为12mA，这样PLC就会在用户管道侧水压0.9Mpa（伪0.8Mpa）基础前提下控制变频器输出到水泵的电源频率。进而实际情况下，当水泵输出的水压低于PLC设定的0.9Mpa（伪0.8Mpa）阈值水压时，PLC控制变频器输出相对高电源频率到水泵电源输入端，于是水泵工作在相对高转速、相对大功率，并输出较多水量到用户侧管道；当水泵输出的水压高于PLC设定的0.9Mpa（伪0.8Mpa）阈值水压时，PLC控制变频器输出相对低电源频率到水泵电源输入端，于是水泵工作在相对低转速、相对低功率，并输出相对少水量到用户侧管道；当水泵输出的水压和PLC设定的0.9Mpa（伪0.8Mpa）阈值水压接近时，PLC控制变频器保持当前输出电源频率到水泵电源输入端，于是水泵转速及输出功率、输出水量不便；通过上述，高峰时间段，本发明就能有效保证高层住户的用水。

图1、2所示，数据运算单元计算处理、将压力传感器输入的信号电流降低输出到PLC的压力信号输入端口中，远端人员能经数据调度单元远程修改数据运算单元计算处理、压力传感器输入的信号电流降低的幅度大小，充分满足高层的用水量需要，比如新修小区随着住户量的增加，用水高峰时间段0.9Mpa的水泵出水管道侧水压也不能满足高层住户正常用水，远端人员就经数据调度单元远程修改数据运算单元计算处理、将压力传感器输入的信号电流再降低，比如说降低到水泵出水管道侧水压1Mpa时，才能满足数据计算单元计算处理进入PLC的压力信号输入端口的信号电压为12mA，这样相对又提高了PLC的信号电流数据，水泵也就会工作在相对更大功率、更大输出水量模式，充分满足高层住户用水需要。

图1、2所示，一般情况下在夜间，供水设备在压力降低的情况下会进入保压停机，可以既保证压力，又节省运行能耗，所以本发明用水高低峰都可以远程调高（高于系统设定压力）或者调低压力（低于系统设定值压力），让设备工作在期望的模式，实现分时段不同压力供水。在不需要远程控制或者与远程控制失去通讯，单片机模块故障的情况下，能恢复到常闭触点导通，让传感器信号与PLC连通，实现设备原有的控制模式）本发明基于现有二次供水系统的PLC控制子系统，只增加了少量部件，整体成本低、使用方便，应用中数据调度单元能在远端方便控制PLC的压力阈值数据，用水低峰时间段PLC控制水泵保持相对低水量、低水压为用户侧管道供水、达到节能目的；当用水高峰时间段高层住户水压不足时，数据运算单元经现场单片机模块进行相应输出切换，在数据运算单元计算处理作用下将压力传感器输入的信号电流降低输出到PLC的压力信号输入端口，PLC输出相对高的控制信号到二次供水系统的变频器，这样使PLC不改变原有压力设置阈值的情况下，能实时提高变频器的频率，进而水泵的转速提高、功率增大、用户侧水压增大，进而保证了高层住户高峰用水时间段能正常用水。克服了现有二次供水系统使用的PLC控制子系统无法根据用户用水量调节PLC水压设置阈值，由此导致用户高峰期用水无法得到有效保证的弊端。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法，其特征在于采用单片机模块、数据运算单元、数据控制单元、数据接收单元、数据调度单元作为恒压供水系统应用的远程调控运行参数的工具，所述数据运算单元、数据控制单元是安装在单片机模块内的应用软件，数据接收单元、数据调度单元是安装在远端管理平台PC机内的应用软件；所述单片机模块的信号交互端口经二次供水系统的网关和远端管理平台PC机通过有线或无线中的一种实现连接；所述单片机模块配套有一只单刀双掷继电器，单刀双掷继电器的公共端和二次供水系统的PLC信号输入端电性连接，二次供水系统的压力传感器信号输出端和单刀双掷继电器的常闭触点端电性连接，单片机模块的信号输出端和单刀双掷继电器的常开触点端电性连接，压力传感器信号输出端和单片机模块信号输入端电性连接；恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法分为如下步骤，步骤一：压力传感器实时采集二次供水系统水泵出水管道侧的水压，并输出到单片机模块信号输入端，单片机模块经网关将信号传递到远端数据接收单元；步骤二：在用水高峰时间段，数据调度单元经数据控制单元远程控制单片机模块的单刀双掷继电器得电吸合，单片机模块信号输出端口和PLC信号输入端连通，PLC输出控制信号到二次供水系统的变频器，其中，数据控制单元接收到数据调度单元发出的指令信号后，在数据运算单元计算处理作用下将压力传感器输入的信号电流降低输出到PLC的压力信号输入端口，PLC输出相对高的控制信号到二次供水系统的变频器，二次供水系统的水泵工作在较高转速下、输出相对较高水压到用户管道侧；步骤三：在用水低峰时间段，数据调度单元经数据控制单元也可远程控制单片机模块的单刀双掷继电器失电吸合，压力传感器的信号输出端直接和PLC信号输入端连通，PLC输出相对低的控制信号到二次供水系统的变频器，二次供水系统的水泵工作在较低转速下输出相对较低水压到用户管道侧。

2.根据权利要求1所述的一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法，其特征在于，单片机模块是主控芯片为STM32F103C8T6的单片机模块成品，数据调度单元经数据控制单元远程控制单刀双掷继电器失电不吸合，压力传感器的信号输出端直接和PLC信号输入端连通时，压力传感器输出的4-20mA的电流信号直接进入PLC信号输入端口，数据调度单元经数据控制单元远程控制单刀双掷继电器得电吸合时，单片机变换过后的4-20mA电流输入到PLC的压力输入端口。

3.根据权利要求1所述的一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法，其特征在于，数据运算单元计算处理、将压力传感器输入的信号电流降低输出到PLC的压力信号输入端口中，远端人员能经数据调度单元远程修改数据运算单元计算处理、压力传感器输入的信号电流降低的幅度大小，数据运算单元在无网络情况下，也能现场下载供水运行策略到单片机模块，单片机模块实现断网情况下进行运行。

4.根据权利要求1所述的一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法，其特征在于，数据运算单元计算处理、将压力传感器输入的信号电流降低输出到PLC的压力信号输入端口时，实际输出到PLC的电流信号低于压力传感器采集的用户管道侧水压电流信号，实现PLC在用户管道侧水压在PLC设定的阈值信号电压以上到后，PLC能继续控制变频器输出相对较高频率电源进入水泵的电源输入端，水泵功率变大、出水压力增高，进而满足高峰用水时间段高层住户正常用水。

5.根据权利要求1所述的一种恒压供水系统应用的远程调控运行参数方法，其特征在于，数据接收单元主要接收二次供水系统的水压传感器采集的水压数据。

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