本發(fā)明涉及二次供水，尤其涉及一種基于電力載波通信的二次供水控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著生活水平的不斷提高，對入戶龍頭水壓的要求也越來越高，由于季節(jié)、溫度和晝夜的用水變化較大，水量的變化系數(shù)非常大，常規(guī)的水泵出口恒壓控制往往達(dá)不到用戶末端壓力恒定的要求，特別是高峰用水時段大流量的用水情況下，用戶家里經(jīng)常會出現(xiàn)壓力波動、水壓低的情況，難以達(dá)到舒適用水的要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于電力載波通信的二次供水控制系統(tǒng)及其控制方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種基于電力載波通信的二次供水控制系統(tǒng)，其特征在于，包括穩(wěn)流罐、泵組、變頻控制系統(tǒng)和末端壓力采集系統(tǒng)，所述泵組包括三個并行設(shè)置的水泵，所述變頻控制系統(tǒng)包括觸摸屏、plc控制器、模擬量模塊、三個變頻器和電力載波接收模塊，所述泵組的輸出端設(shè)有氣壓罐，所述泵組的輸出端接至供水管網(wǎng)，所述供水管網(wǎng)包括若干路并行設(shè)置的供水管路，所述供水管路的末端設(shè)有末端壓力傳感器，所述末端壓力傳感器與末端壓力采集系統(tǒng)通訊連接，所述末端壓力采集系統(tǒng)設(shè)有電力載波發(fā)送模塊，所述電力載波發(fā)送模塊與電力載波接收模塊通訊連接，所述電力載波接收模塊與模擬量模塊連接，所述plc控制器包括pid控制模塊、rs485通訊模塊，rs485通訊模塊與變頻器通訊連接，所述模擬量模塊分別與電力載波接收模塊、pid控制模塊以及變頻器連接，通過觸摸屏向pid控制模塊輸入預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)，所述變頻器和水泵的驅(qū)動電機(jī)一一對應(yīng)以控制調(diào)節(jié)水泵的啟停和運行轉(zhuǎn)速。

4、進(jìn)一步地，所述變頻控制系統(tǒng)設(shè)有手動自動控制選擇開關(guān)、第一手動旋鈕開關(guān)、第二手動旋鈕開關(guān)、第三手動旋鈕開關(guān)、第一中間繼電器、第二中間繼電器、第三中間繼電器和第四中間繼電器，

5、所述手動自動控制選擇開關(guān)處于手動位置時，所述手動旋鈕開關(guān)閉合以分別控制第一中間繼電器、第二中間繼電器、第三中間繼電器的線圈吸合，所述第一中間繼電器、第二中間繼電器、第三中間繼電器的常開觸點接通分別控制變頻器的啟動，從而控制各臺水泵的啟動，

6、所述手動自動控制選擇開關(guān)處于自動狀態(tài)時，所述第四中間繼電器的線圈得電接通且常開觸點吸合，通過plc控制器自動控制第一中間繼電器、第二中間繼電器和第三中間繼電器的線圈吸合，所述第一中間繼電器、第二中間繼電器和第三中間繼電器相應(yīng)的常開觸點接通，分別控制變頻器啟動，從而控制各臺水泵的啟動。

7、進(jìn)一步地，所述穩(wěn)流罐的下端設(shè)有低液位保護(hù)裝置，所述低液位保護(hù)裝置包括磁浮子，所述磁浮子為常閉觸頭、有水吸合缺水?dāng)嚅_，所述磁浮子將開關(guān)量信號輸出至plc控制器，所述plc控制器根據(jù)磁浮子的信號判斷是否啟動水泵。

8、進(jìn)一步地，所述泵組的輸出端設(shè)有電接點壓力表，所述電接點壓力表與plc控制器通訊連接。

9、進(jìn)一步地，所述水泵的輸入端分別設(shè)有蝶閥，所述水泵的輸出端分別設(shè)有止回閥。

10、進(jìn)一步地，所述變頻器設(shè)有運行輸出端子和故障輸出端子，所述變頻器運行時運行輸出端子接通，所述變頻器停止時運行輸出端子斷開，所述變頻器故障時故障輸出端子接通，所述變頻器無故障時故障輸出端子斷開，所述運行輸出端子和故障輸出端子的開關(guān)量信號輸送至plc控制器。

11、進(jìn)一步地，所述plc控制器設(shè)有閃光蜂鳴器，所述plc控制器檢測到故障輸出端子接通時，接通閃光蜂鳴器。

12、進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括開關(guān)電源，所述開關(guān)電源將交流220v轉(zhuǎn)換為直流24v給末端壓力傳感器、電力載波發(fā)送模塊和電力載波接收模塊供電。

13、進(jìn)一步地，所述變頻控制系統(tǒng)設(shè)有電源指示燈，所述變頻控制系統(tǒng)控制回路有電時電源指示燈亮，無電時電源指示燈滅。

14、采用所述一種基于電力載波通信的二次供水控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

15、步驟1）末端壓力傳感器將檢測到的壓力信號轉(zhuǎn)換成4~20ma模擬信號，輸送至電力載波發(fā)送模塊中，電力載波發(fā)送模塊將模擬信號采集處理，轉(zhuǎn)化成高頻信號通過電力線路發(fā)送出去；

16、步驟2）電力載波接收模塊通過電力線路接收到電力載波發(fā)送模塊的高頻信號，對高頻信號進(jìn)行解碼，恢復(fù)出原始的壓力信號，并轉(zhuǎn)換成4~20ma模擬信號；

17、步驟3）在觸摸屏上預(yù)先設(shè)置比例系數(shù)kp、積分時間ti、微分時間td、加泵頻率、減泵頻率、睡眠頻率，根據(jù)用戶需求將末端供水壓力設(shè)定為期望值sp；

18、步驟4）模擬量模塊將電力載波接收模塊的4~20ma模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸出至pid控制模塊；

19、步驟5）pid控制模塊將期望值sp與輸入的數(shù)字信號進(jìn)行pid計算，將計算結(jié)果轉(zhuǎn)換成0~10v輸送到變頻器，變頻器根據(jù)輸入信號值0~10v的大小，為水泵驅(qū)動電機(jī)提供相應(yīng)的頻率0~50hz，以控制調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，

20、其中，當(dāng)末端壓力傳感器檢測壓力值低于期望值sp時，pid控制模塊的輸出值變大，變頻器的輸出頻率上升，水泵轉(zhuǎn)速提高，流量增大；反之則流量減少；

21、步驟6）若第一臺水泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到最大值時仍不能滿足末端供水需求，即末端壓力傳感器檢測壓力值仍低于期望值sp，plc控制器啟動第二臺水泵，兩臺水泵保持頻率一致同步調(diào)節(jié)；

22、當(dāng)末端供水需求減小時，變頻器降低水泵轉(zhuǎn)速，若供水需求進(jìn)一步減小，將按先開先停的順序，逐臺關(guān)閉水泵，直到剩下一臺水泵運行；

23、當(dāng)僅有一臺水泵運行，且末端供水需求低于水泵睡眠設(shè)定值時，此時系統(tǒng)將關(guān)閉全部水泵，通過氣壓罐維持管網(wǎng)壓力；

24、當(dāng)末端供水需求增大，末端壓力傳感器采集到的末端實際壓力小于設(shè)定壓力期望值時，喚醒水泵，重復(fù)循環(huán)步驟6上述過程。

25、本發(fā)明電力載波只需要在電源和設(shè)備之間連接載波設(shè)備，不需要專用線路，具有快速調(diào)配和使用的優(yōu)點；使用高頻載波進(jìn)行傳輸，電力載波通信的傳輸速度非?？欤m用于實時要求比較高的應(yīng)用場景；采用電力載波通訊技術(shù)對末端壓力進(jìn)行實時傳輸，有效的避免了傳統(tǒng)的模擬信號傳輸布線的麻煩和信號衰減的困擾以及無線傳輸信號不穩(wěn)定的影響。

26、本發(fā)明采集供水管網(wǎng)末端最不利點水壓，反饋給變頻供水系統(tǒng)，形成閉環(huán)控制，管道末端壓力恒定，不受沿程損失與局部損失的影響，充分節(jié)省系統(tǒng)流量變化過程中的富余水頭，節(jié)能節(jié)水效果顯著，實現(xiàn)實際意義上的末端恒壓供水；

技術(shù)特征：

1.一種基于電力載波通信的二次供水控制系統(tǒng)，其特征在于，包括穩(wěn)流罐（3）、泵組、變頻控制系統(tǒng)（10）和末端壓力采集系統(tǒng)（12），所述泵組包括三個并行設(shè)置的水泵（7），所述變頻控制系統(tǒng)（10）包括觸摸屏、plc控制器、模擬量模塊、三個變頻器和電力載波接收模塊，所述泵組的輸出端設(shè)有氣壓罐（8），所述泵組的輸出端接至供水管網(wǎng)，所述供水管網(wǎng)包括若干路并行設(shè)置的供水管路，所述供水管路的末端設(shè)有末端壓力傳感器（11），所述末端壓力傳感器（11）與末端壓力采集系統(tǒng)（12）連接，所述末端壓力采集系統(tǒng)（12）設(shè)有電力載波發(fā)送模塊，所述電力載波發(fā)送模塊與電力載波接收模塊通訊連接，所述電力載波接收模塊與模擬量模塊接，所述plc控制器包括pid控制模塊、rs485通訊模塊，rs485通訊模塊與變頻器通訊連接，所述模擬量模塊分別與電力載波接收模塊、pid控制模塊以及變頻器連接，通過觸摸屏向pid控制模塊輸入預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)，所述變頻器和水泵（7）的驅(qū)動電機(jī)一一對應(yīng)以控制調(diào)節(jié)水泵（7）的啟停和運行轉(zhuǎn)速。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次供水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻控制系統(tǒng)（10）設(shè)有手動自動控制選擇開關(guān)、第一手動旋鈕開關(guān)、第二手動旋鈕開關(guān)、第三手動旋鈕開關(guān)、第一中間繼電器、第二中間繼電器、第三中間繼電器和第四中間繼電器，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次供水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)流罐（3）的下端設(shè)有低液位保護(hù)裝置（4），所述低液位保護(hù)裝置（4）包括磁浮子，所述磁浮子為常閉觸頭、有水吸合缺水?dāng)嚅_，所述磁浮子將開關(guān)量信號輸出至plc控制器，所述plc控制器根據(jù)磁浮子的信號判斷是否啟動水泵。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次供水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述泵組的輸出端設(shè)有電接點壓力表（9），所述電接點壓力表（9）與plc控制器連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次供水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述水泵（7）的輸入端分別設(shè)有蝶閥（5），所述水泵（7）的輸出端分別設(shè)有止回閥（6）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次供水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器設(shè)有運行輸出端子和故障輸出端子，所述變頻器運行時運行輸出端子接通，所述變頻器停止時運行輸出端子斷開，所述變頻器故障時故障輸出端子接通，所述變頻器無故障時故障輸出端子斷開，所述運行輸出端子和故障輸出端子的開關(guān)量信號輸送至plc控制器。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二次供水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述plc控制器設(shè)有閃光蜂鳴器，所述plc控制器檢測到故障輸出端子接通時，接通閃光蜂鳴器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次供水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括開關(guān)電源，所述開關(guān)電源將交流220v轉(zhuǎn)換為直流24v給末端壓力傳感器（11）、電力載波發(fā)送模塊和電力載波接收模塊供電。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次供水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻控制系統(tǒng)（10）設(shè)有電源指示燈，所述變頻控制系統(tǒng)（10）控制回路有電時電源指示燈亮，無電時電源指示燈滅。

10.采用權(quán)利要求1所述一種基于電力載波通信的二次供水控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
一種基于電力載波通信的二次供水控制系統(tǒng)及其控制方法，包括穩(wěn)流罐、泵組、變頻控制系統(tǒng)和末端壓力采集系統(tǒng)。變頻控制系統(tǒng)包括觸摸屏、PLC控制器、模擬量模塊、變頻器和電力載波接收模塊，泵組輸出端接至供水管網(wǎng)，供水管網(wǎng)包括供水管路，供水管路末端設(shè)有末端壓力傳感器，末端壓力傳感器與末端壓力采集系統(tǒng)連接，末端壓力采集系統(tǒng)設(shè)有電力載波發(fā)送模塊，電力載波發(fā)送模塊與電力載波接收模塊通訊連接，電力載波接收模塊與模擬量模塊連接，PLC控制器包括PID控制模塊、模擬量模塊、RS485通訊模塊，RS485模塊與變頻器通訊連接，通過觸摸屏向PID控制模塊輸入預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)，變頻器和水泵的驅(qū)動電機(jī)一一對應(yīng)以控制調(diào)節(jié)水泵的啟停和運行轉(zhuǎn)速。

技術(shù)研發(fā)人員：王飛,張錫淼
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海連成（集團(tuán)）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15