本发明涉及一种水泵利用的系统,特别是涉及一种泵组控制系统。
背景技术:
目前工商业及民用水泵利用的控制系统主要采用以下两种控制方式:1、工频运行,水泵电机不调速;2、变频运行,利用变频器控制水泵的转速。但是,以上两种方式的缺陷是不节能或节能特性不明显,具体原因是:1、对于工频运行的水泵,泵的运行参数无法与管路系统要求完全匹配;2、对于变频运行的水泵,泵的运行参数只能与管路系统要求部分匹配,无法将水泵始终控制在高能效区运行。
技术实现要素:
为了克服目前工业及民用水泵利用系统存在的上述缺陷,本发明提供了一种泵组控制系统制方法,适用于各种类型的水泵,通过plc控制,使泵组实现高效率运行。本发明的泵组能源效率自动化控制系统及其控制方法包括控制系统、控制软件和泵组系统,控制系统通过检测管路系统中的流量需求信号、泵的运行状态信号,经过逻辑分析,判断管路系统的流量需求趋势,plc根据预先设定的水泵最佳能效区间,自动给定运行频率,实现泵组的高效节能运行控制。本发明的泵组能源效率自动化控制系统由多台水泵组成,泵的数量最多可以为10台或者更多,一般以2-3台比较适宜。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种泵组能源效率自动化控制系统,包括水泵、水池、管路、参数设置模块、水位测量模块和系统控制模块,
所述参数设置模块,用于预先设置所述水泵及管路的特性参数和控制参数;
所述水位测量模块,用于每隔一定的时间测量、判断、计算出高位水池水位、流量需求趋势和系统瞬时流量,并将所述测量、判断、计算出的数据发送系统控制模块;
系统控制模块,用于接收水位测量模块传送的测量和计算后的数据,并根据所述数据控制系统的运行。
当所述系统控制模块接收到的数据为ll<l<lh时,为节能运行方式,优选执行下述操作:
⑴当a↓且ql<b<qh时:q=b
⑵当a↓且b≤ql时:q=ql
⑶当a↓且b≥qh时:q=qh
⑷当a↑且ql<b<qh时:q=1.05b
⑸当a↑且b≤ql时:q=ql
⑹当a↑且b≥qh时:q=1.05qh
上述公式中各个参数的含义为:
l实际运行水位,ll下限水位,lh上限水位,q水泵实际运行流量,qh水泵上限流量,ql水泵下限流量,a流量需求趋势,b瞬时流量。
当所述系统控制模块接收到的数据为l≤ll时,优选执行下述操作:
⑴b≤q0:q=q0,水位达到lm时,转入权利要求2所述的节能运行方式;
⑵b>q0:主泵工频运行,开启备用水泵,二台并列运行,直到水位达到lm时,停备用泵,转入权利要求2所述的节能运行方式;
上述公式中各个参数的含义为:
lm平均水位,q0水泵工频流量。
当所述系统控制模块接收到的数据为l≥lh时,优选执行下述操作:
主泵转入睡眠状态,直到水位达到lm时,系统控制模块唤醒主泵;
上述公式中各个参数的含义为:
lm平均水位。
所述泵组能源效率自动化控制系统的系统控制模块优选通过plc实现,所述plc的输入模块接收泵组系统的流量需求信号、变频器的运行参数、泵的切换和停泵信号,plc的输出模块向变频器输出运行频率信号,向触摸屏输出适时运行参数和故障保护信息;变频器根据plc给定的运行频率信号控制泵电动机转速,同时向plc输出实时运行参数信号触摸屏显示实时运行参数和预置参数、系统保护及故障信息,同时向上位机传输数据;感应测量回路将管路系统的流量需求信号反馈给plc。
为解决上述技术问题,本发明还提供了一种泵组能源效率自动化控制方法,包括以下步骤:
预先设置水泵及管路的特性参数和控制参数;
每隔一定的时间测量、判断、计算出高位水池水位、流量需求趋势和系统瞬时流量;
根据测量、判断、计算出高位水池水位、流量需求趋势和系统瞬时流量控制泵组的运行。
当测量、判断、计算出的数据为ll<l<lh时,为节能运行方式,优选执行下述操作:
⑴当a↓且ql<b<qh时:q=b
⑵当a↓且b≤ql时:q=ql
⑶当a↓且b≥qh时:q=qh
⑷当a↑且ql<b<qh时:q=1.05b
⑸当a↑且b≤ql时:q=ql
⑹当a↑且b≥qh时:q=1.05qh
上述公式中各个参数的含义为:
l实际运行水位,ll下限水位,lh上限水位,q水泵实际运行流量,qh水泵上限流量,ql水泵下限流量,a流量需求趋势,b瞬时流量。
当测量、判断、计算出的数据为l≤ll时,优选执行下述操作:
⑴b≤q0:q=q0,水位达到lm时,转入权利要求7所述的节能运行方式;
⑵b>q0:主泵工频运行,开启备用水泵,二台并列运行,直到水位达到lm时,停备用泵,转入权利要求7所述的节能运行方式;
上述公式中各个参数的含义为:
lm平均水位,q0水泵工频流量。
当测量、判断、计算出的数据为l≥lh时,优选执行下述操作:
主泵转入睡眠状态,直到水位达到lm时,系统控制模块唤醒主泵;
上述公式中各个参数的含义为:
lm平均水位。
所述方法通过可以plc实现,所述plc的输入模块接收泵组系统的流量需求信号、变频器的运行参数、泵的切换和停泵信号,plc的输出模块向变频器输出运行频率信号,向触摸屏输出适时运行参数和故障保护信息;变频器根据plc给定的运行频率信号控制泵电动机转速,同时向plc输出实时运行参数信号触摸屏显示实时运行参数和预置参数、系统保护及故障信息,同时向上位机传输数据;感应测量回路将管路系统的流量需求信号反馈给plc。
本发明的泵组能源效率自动化控制系统及其控制方法,能自动测量和预测管路系统的流量需求,控制整个泵组系统大部分时间高效率区间运行。与现有的水泵控制系统相比,可以节能10-30%。
附图说明
图1为本发明实施例所述的ll<l<lh时系统流程图;
具体实施方式
为了克服目前工业及民用水泵利用系统存在的上述缺陷,本发明提供了一种泵组控制系统制方法,适用于各种类型的水泵,通过plc控制,使泵组实现高效率运行。本发明的泵组能源效率自动化控制系统及其控制方法包括控制系统、控制软件和泵组系统,控制系统通过检测管路系统中的流量需求信号、泵的运行状态信号,经过逻辑分析,判断管路系统的流量需求趋势,plc根据预先设定的水泵最佳能效区间,自动给定运行频率,实现泵组的高效节能运行控制。本发明的泵组能源效率自动化控制系统由多台水泵组成,泵的数量最多可以为10台或者更多,一般以2-3台比较适宜。
本发明提供了一种泵组控制系统制方法,适用于各种类型的水泵,通过plc控制,使泵组实现高效率运行。
本发明所称的plc即可编程控制器(programmablelogiccontroller),是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(internationalelectricalcommittee)颁布的plc标准草案中对plc做了如下定义:plc英文全称programmablelogiccontroller,中文全称为可编程逻辑控制器,定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。plc是可编程逻辑电路,也是一种和硬件结合很紧密的语言,在半导体方面有很重要的应用,可以说有半导体的地方就有plc。
plc是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。plc及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。
国际电工委员会(iec)在其标准中将plc定义为:可程式逻辑控制器是一种数位运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可程式逻辑控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。
本发明的泵组能源效率自动化控制系统及其控制方法包括控制系统、控制软件和泵组系统,控制系统通过检测管路系统中的流量需求信号、泵的运行状态信号,经过逻辑分析,判断管路系统的流量需求趋势,plc根据预先设定的水泵最佳能效区间,自动给定运行频率,实现泵组的高效节能运行控制。本发明的泵组能源效率自动化控制系统由多台水泵组成,泵的数量最多可以为1~10台或者更多,一般以2-3台比较适宜。
如图1所示,为本发明实施例所述的系统流程图,本发明的泵组能源效率自动化控制系统及其控制方法是这样工作的:
参数定义:
1、水位:
实际运行水位:l
下限水位:ll
平均水位:lm
上限水位:lh
2、水泵流量:
实际运行流量:q
上限流量:qh
下限流量:ql
工频流量:q0
3、流量需求趋势:a
4、瞬时流量:b
预先设置水泵及管路系统的特性参数和控制参数,水位测量系统每隔一定的时间测量、判断并计算出高位水池水位l、流量需求趋势a和系统瞬时流量b,并据此控制系统的运行。
逻辑控制过程为:
1、如果ll<l<lh,节能运行
⑴当a↓且ql<b<qh时:q=b
⑵当a↓且b≤ql时:q=ql
⑶当a↓且b≥qh时:q=qh
⑷当a↑且ql<b<qh时:q=1.05b
⑸当a↑且b≤ql时:q=ql
⑹当a↑且b≥qh时:q=1.05qh
2、如果l≤ll
⑴b≤q0:q=q0,水位达到lm时,转入节能运行方式
⑵b>q0:主泵工频运行,开启备用水泵,二台并列运行,直到水位达到lm时,停备用泵,转入节能运行。
3、如果l≥lh
主泵转入睡眠状态,直到水位达到lm时,唤醒主泵。同时本发明还通过对主泵运行时间的监控,实现主泵与备用泵的互换,使主泵和备用泵的运行时间均匀分配。