一种无负压给水设备的单变频自动控制系统及其实现方法与流程

本发明是一种无负压给水设备的单变频自动控制系统及其实现方法，属于电子控制技术领域。

背景技术：

二次供水设施主要为弥补市政供水管线压力不足，保证居住、生活在高层人群用水而设立的。相比原水供水，二次供水的安全性和可靠性一直都受到市民的广泛关注。传统的二次供水设备都采用单一系统进行供水，供水管网出水口压力检测表采集供水管网出水口的压力，并发送至控制器，控制器将接收到的供水管网出水口压力值与预先设定的用户用水压力值进行比较，根据两者的差值来调节变频调速器的频率，从而调节加压水泵的转速，使供水系统自动恒压稳于设定的压力值：即供水管网出水口压力值小于设定的用户用水压力值时，控制器控制变频调速器提高频率，加快水泵转速，这样就保证了整个用户管网随时都有充足的水压，与用户设定的压力一致；当供水管网出水口压力值大于设定的用户用水压力值时，控制器控制变频调速器降低频率，减慢水泵转速减慢；当供水管网出水口压力值超过设定的用户用水压力值很高时，控制器停止变频调速器，从而停止水泵的运转，达到保护设备的目的。

目前的供水系统存在以下缺点：

1、不具备自动能量优化功能；

2、不能充分利用自来水原有的压力，耗能高；

3、需要频繁启停水泵，减少了泵的使用寿命，浪费了电能；

4、不具有自动“休眠”、“唤醒”功能；

5、不具备故障水泵自动切除功能。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种无负压给水设备的单变频自动控制系统及其实现方法，每台水泵均配置一台变频器，并配置自动能量优化功能，采用实时参数曲线追踪系统，充分利用自来水原有的压力来节约能量，采用多变量模糊控制技术，具有小流量停机保压功能、自动“休眠”和“唤醒”功能、故障水泵自动切除功能。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种无负压给水设备的单变频自动控制系统，包括plc，plc连接有互锁的控制电路、变频器的pid调节器、压力变送器和稳流罐，互锁的控制电路和变频器的pid调节器连接有接触器组，压力变送器和稳流罐之间设有若干压力表，接触器组连接水泵；

所述控制系统包括三相电l1、l2、l3，三相电l1、l2、l3连接有断路器qf1一端，断路器qf1另一端连接有断路器qf2、继电器km1的触点、继电器km2触点。

进一步的，所述断路器qf2另一端连接有变频器的一端，变频器的另一端连接有继电器km3的触点一端和继电器km4的触点一端，继电器km1的触点另一端和继电器km3的触点另一端连接有热保护器rj1一端，继电器km2的触点另一端和继电器km4的触点另一端连接有热保护器rj2一端，继电器km1的触点另一端与热保护器rj1之间设有电流表pa1，电流表pa1连接有电流传感器，继电器km2的触点另一端与热保护器rj2之间设有电流表pa2，电流表pa2连接有电流传感器，热保护器rj1另一端连接有电机m1，热保护器rj2另一端连接有电机m2。

进一步的，所述单变频自动控制系统还包括plc，plc采用西门子s7-200，plc包括relayoutputs模块、macaddresselan模块、24vdcinputs模块、120-240vac模块、analoginputes模块、analogoutputs模块和rs485x20模块，relayoutputs模块的1l脚、3l脚连接有24v+电源，relayoutputs模块的doa.0脚连接有继电器1#vo-2的线圈一端，继电器1#vo-2的线圈另一端接24v-电源，用于控制1#工频，relayoutputs模块的doa.1脚连接有继电器1#vf-3的线圈一端，继电器1#vf-3的线圈另一端接24v-电源，用于控制1#变频，relayoutputs模块的doa.2脚连接有继电器1#vo-4的线圈一端，继电器1#vo-4的线圈另一端接24v-电源，用于控制2#工频，relayoutputs模块的doa.3脚连接有继电器1#vf-5的线圈一端，继电器1#vf-5的线圈另一端接24v-电源，用于控制2#变频，relayoutputs模块的doa.6脚连接有继电器fa-6的线圈一端，继电器fa-6的线圈另一端接24v-电源，relayoutputs模块的dob.0脚连接有变频器的d14脚，relayoutputs模块的dob.1脚连接有变频器的d11脚，用于控制变频器的运行，relayoutputs模块的dob.2脚连接有变频器的d13脚，用于控制变频器的复位，relayoutputs模块的dob.3脚连接有继电器fau线圈的一端，继电器fau线圈的另一端接24v-电源，relayoutputs模块的m脚接24v-电源。

进一步的，所述analogoutputs模块的0m脚连接有变频器的agnd1脚，analogoutputs模块的0脚连接有变频器的ai1脚，用于控制变频器设定频率；

所述analoginputes模块的l+脚接24v+电源，analoginputes模块的m脚接24v-电源，analoginputes模块的0+脚用于进口压力输入，analoginputes模块的0-脚接24v-电源，analoginputes模块的1+脚用于出口压力输入，analoginputes模块的1-脚接24v-电源，analoginputes模块的1+脚用于出口压力输入，analoginputes模块的1-脚接24v-电源，analoginputes模块的2+脚用于流量的输入，analoginputes模块的2-脚连接ai-l-，analoginputes模块的3+脚连接ai-wd，analoginputes模块的3-脚接24v-电源，其中进口压力是设备进口处的市政压力，出口压力是设备加压后的出口压力，流量是市政流入设备的供水量。

进一步的，所述macaddresselan模块的1m脚接24v-电源，macaddresselan模块的dia.0脚用于1#电流控制，macaddresselan模块的dia.1脚用于2#电流控制，macaddresselan模块的dia.3脚用于电压控制，macaddresselan模块的dia.4脚连接有电阻r7一端，电阻r7另一端接24v+电源，macaddresselan模块的dia.5脚用于变频故障控制。

进一步的，所述24vdcinputs模块的dib.0脚连接有旋钮一端，旋钮另一端连接24v+电源，24vdcinputs模块的dib.1脚连接有热保护器rj1一端，热保护器rj1另一端接24v+电源，热保护器rj1用于进行1#电机的过热保护，24vdcinputs模块的dib.2脚连接有热保护器rj2一端，热保护器rj2另一端接24v+电源，热保护器rj2用于进行2#电机的过热保护，24vdcinputs模块的dib.6脚连接有yw-hing，24vdcinputs模块的dib.7脚连接有继电器stop-1常开触点的一端，继电器stop-1常开触点的另一端连接24v+电源，用于急停控制，24vdcinputs模块的dic.0脚连接有继电器fy触点的一端，继电器fy触点的另一端连接24v+电源，用于液位故障控制，24vdcinputs模块的dic.1脚连接有继电器cy触点的一端，继电器cy触点的另一端连接24v+电源，用于压力高控制，其中液位故障是指变频供水时水箱池液位低，压力高是指压力超过设定值。

进一步的，所述自动控制系统还包括熔断器fu1，熔断器fu1一端连接电源a相l1-a，熔断器fu1另一端连接有继电器ka1常闭触点的一端、继电器ka1常开触点的一端和旋钮一端，旋钮另一端连接有继电器ka1线圈一端，继电器ka1线圈的一端接电源零线，继电器ka1常闭触点的另一端连接有继电器km3常闭触点的一端、继电器1#vf-3触点一端、继电器2#vo-4触点一端、继电器km2常闭触点一端，继电器km3常闭触点的另一端连接有继电器1#vo-2触点一端，继电器1#vo-2触点另一端连接有继电器km1线圈一端，继电器km1线圈另一端连接有热保护器rj1一端，热保护器rj1另一端连接有继电器stop-1常闭触点的一端，继电器stop-1常闭触点的另一端接电源零线，继电器1#vf-3触点另一端连接有继电器km1常闭触点一端，继电器km1常闭触点另一端连接继电器km4常闭触点一端，继电器km4常闭触点另一端连接有继电器km3线圈一端，继电器km3线圈另一端连接有热保护器rj1一端，继电器2#vo-4触点另一端连接有继电器km4常闭触点一端，继电器km4常闭触点另一端连接有继电器km2线圈一端，继电器km2线圈另一端连接有热保护器rj2一端，热保护器rj2另一端连接有继电器stop-1常闭触点的一端，继电器stop-1常闭触点的另一端接电源零线，继电器km2常闭触点另一端连接有继电器km3常闭触点一端，继电器km3常闭触点另一端连接继电器2#vf-5触点一端，继电器2#vf-5触点另一端连接有继电器km4线圈一端，继电器km4线圈另一端连接有热保护器rj2一端，继电器ka1常开触点的另一端连接有继电器1#vf-3常闭触点一端，继电器1#vf-3常闭触点另一端连接继电器km1常闭触点。所述熔断器fu1还连接有旋钮sb1一端，旋钮sb1另一端连接有继电器stop-1线圈的一端，继电器stop-1线圈的另一端连接电源零线，电源零线连接有指示灯l1的一端，指示灯l1的另一端连接有继电器fau触点的一端，继电器fau触点的另一端连接熔断器fu1；

所述自动控制系统还包括熔断器fu2，熔断器fu2一端连接电源a相l1-a，熔断器fu2另一端连接有开关sb4一端、温控仪1的一端、插座一端，开关sb4另一端连接有灯一端，灯另一端接电源零线1，温控仪1的的另一端连接有风扇一端，风扇另一端接电源零线1，插座另一端接电源零线1。

进一步的，所述自动控制系统还包括24v电源模块，24v电源模块的l脚连接有plc中120-240vac模块的l1脚，24v电源模块的n脚连接有plc中120-240vac模块的n脚，24v电源模块的l脚和n脚连接有滤波器一端，滤波器另一端接l1-a线和n线，滤波器另一端连接有微断一端，微断另一端连接电源a相l1-a，并连接有微断2一端，微断2另一端连接l-db线，24v电源模块的+v脚接24v+，并连接有熔断器fu3一端，熔断器fu3另一端连接有gprs的24v+脚，24v电源模块的+v脚接24v-，并连接gprs的24v-脚，gprs的2脚和3脚连接有plc的rs485x20模块。

进一步的，所述自动控制系统还包括触摸屏smart，触摸屏smart的24v+脚接24v+电源，触摸屏smart的24v-脚接24v-电源，自动控制系统还包括电压传感输入pv，电压传感输入pv的9脚连接有电阻r3一端和plc中macaddresselan模块的dia.3脚，电阻r3另一端连接有24v+电源，电压传感输入pv的8脚、6脚连接24-电源，电压传感输入pv的5脚连接24+电源，电压传感输入pv的3脚连接电源b相l2-b，电压传感输入pv的1脚连接电源c相l3-c，自动控制系统还包括pi1和pi2，pi1的9脚连接有电阻r1一端和plc中macaddresselan模块的dia.0脚，pi2的9脚连接有电阻r2一端和plc中macaddresselan模块的dia.1脚，电阻r1另一端、电阻r2另一端接24v+电源。

进一步的，所述自动控制系统还包括继电器fy和继电器cy，继电器fy线圈的一端连接有24v-电源，继电器fy线圈的另一端连接负压故障输入fy-in，继电器cy线圈的一端连接有24v-电源，继电器cy线圈的另一端连接超压故障输入cy-in；

所述自动控制系统还包括继电器ka1，继电器ka1常开触点的一端连接变频24v电源24v-ma，继电器ka1常开触点的另一端接去端子的24v电源24v-db，继电器ka1常闭触点的一端接24v+，继电器ka1常闭触点的另一端去端子的24v电源24v-db，继电器ka1常闭触点的一端接出口压力输入ai-out1，继电器常开触点的一端接应急模拟量ai-ma，继电器常开触点的一端接出口压力输入ai-out，24v-电源连接有电阻r5一端。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

1、本专利所述系统为设备的每台水泵均配置一台变频器，并配置自动能量优化功能；

设备启动时，由变频器控制水泵从设定的最低频率启动第一台变频泵，设备计算所需压力，调节频率输出，差多少补多少。若用户用水量增大，则输出频率增高，当水泵频率达到“投切频率”（注：非50hz，投切频率需根据具体水泵参数详细计算）仍不能满足供水需求时，实时参数曲线追踪系统发出控制信号给plc，plc得到指令后再启动下一台变频泵，当第二台水泵正式投入工作后，第一台水泵开始降频，然后两台水泵同频运行，保证整个水泵机组效率最高。用户用水量继续增大，则同方式启动第三台水泵。

2、采用实时参数曲线追踪系统，充分利用自来水原有的压力来节约能量；

设备利用水泵可以叠加进水压力的特点，采用实时参数曲线追踪系统调节技术，根据用户的压力设定值自动判断压力差离值，差多少补多少，充分利用了市政管网的原有的2～3公斤的压力，所以泵的选型将比普通变频设备功率偏小，能有效的节约能量。

3、小流量停机保压功能；

当用户用水量较少或者没有用户用水时（如夜间），设备自动进入小流量停机保压节能状态，利用气压罐内储存的水量和能量来满足小流量时的正常供水，这样不用频繁启停水泵，从而延长了泵的使用寿命，节约了电能。

4、自动“休眠”、“唤醒”功能；

当市政停水、稳流调节器中的储水用尽时，设备进入停机保护状态，同时报警提示；当水量满足开机条件时，设备自动开机变频启动，变频运行；当用户管网用水量很小或者为零时，设备自动启动小流量保压状态，水泵休眠，设备通过以上功能，达到节能的目的。

5、多变量模糊控制技术；

设备时刻检测自身运行状态，它根据各用水点水量变化的模拟曲线而动态的变化自动适应自动调整，保持最优化的运行效率，节能效果大大提高，明显降低设备运行费用，与传统变频控制技术相比节能在15％以上；

6、故障水泵自动切除功能；

水泵机组中有水泵出现故障时，微控系统会自动甄别，自动切除这台故障水泵，启用其他备用水泵，并报警告知相关人员，防止因故障水泵运转增加能耗。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例中单变频自动控制系统的原理框图；

图2至图4为本发明实施例中单变频自动控制系统的原理图；

图5为本发明实施例中单变频自动控制系统的通讯功能原理图；

图6为本发明实施例中单变频自动控制系统的实现方法的原理图。

具体实施方式

实施例1，如图1至图4所示，一种无负压给水设备的单变频自动控制系统，包括plc，plc连接有互锁的控制电路、变频器的pid调节器、压力变送器和稳流罐，互锁的控制电路和变频器的pid调节器连接有接触器组，压力变送器和稳流罐之间设有若干压力表，接触器组连接水泵。

所述控制系统包括三相电l1、l2、l3，三相电l1、l2、l3连接有断路器qf1一端，断路器qf1另一端连接有断路器qf2一端、继电器km1的触点一端、继电器km2触点一端，断路器qf2另一端连接有变频器的一端，变频器的另一端连接有继电器km3的触点一端和继电器km4的触点一端，继电器km1的触点另一端和继电器km3的触点另一端连接有热保护器rj1一端，继电器km2的触点另一端和继电器km4的触点另一端连接有热保护器rj2一端，继电器km1的触点另一端与热保护器rj1之间设有电流表pa1，电流表pa1连接有电流传感器，继电器km2的触点另一端与热保护器rj2之间设有电流表pa2，电流表pa2连接有电流传感器，热保护器rj1另一端连接有电机m1，热保护器rj2另一端连接有电机m2。

所述单变频自动控制系统还包括plc，plc采用西门子s7-200，plc包括relayoutputs模块、macaddresselan模块、24vdcinputs模块、120-240vac模块、analoginputes模块、analogoutputs模块和rs485x20模块，relayoutputs模块的1l脚、3l脚连接有24v+电源，relayoutputs模块的doa.0脚连接有继电器1#vo-2的线圈一端，继电器1#vo-2的线圈另一端接24v-电源，用于控制1#工频，relayoutputs模块的doa.1脚连接有继电器1#vf-3的线圈一端，继电器1#vf-3的线圈另一端接24v-电源，用于控制1#变频，relayoutputs模块的doa.2脚连接有继电器1#vo-4的线圈一端，继电器1#vo-4的线圈另一端接24v-电源，用于控制2#工频，relayoutputs模块的doa.3脚连接有继电器1#vf-5的线圈一端，继电器1#vf-5的线圈另一端接24v-电源，用于控制2#变频，relayoutputs模块的doa.6脚连接有继电器fa-6的线圈一端，继电器fa-6的线圈另一端接24v-电源，relayoutputs模块的dob.0脚连接有变频器的d14脚，relayoutputs模块的dob.1脚连接有变频器的d11脚，用于控制变频器的运行，relayoutputs模块的dob.2脚连接有变频器的d13脚，用于控制变频器的复位，relayoutputs模块的dob.3脚连接有继电器fau线圈的一端，继电器fau线圈的另一端接24v-电源，relayoutputs模块的m脚接24v-电源。

所述analogoutputs模块的0m脚连接有变频器的agnd1脚，analogoutputs模块的0脚连接有变频器的ai1脚，用于控制变频器设定频率。

所述analoginputes模块的l+脚接24v+电源，analoginputes模块的m脚接24v-电源，analoginputes模块的0+脚用于进口压力输入，analoginputes模块的0-脚接24v-电源，analoginputes模块的1+脚用于出口压力输入，analoginputes模块的1-脚接24v-电源，analoginputes模块的1+脚用于出口压力输入，analoginputes模块的1-脚接24v-电源，analoginputes模块的2+脚用于流量的输入，analoginputes模块的2-脚连接ai-l-，analoginputes模块的3+脚连接ai-wd，analoginputes模块的3-脚接24v-电源，其中进口压力是设备进口处的市政压力，出口压力是设备加压后的出口压力，流量是市政流入设备的供水量。

所述macaddresselan模块的1m脚接24v-电源，macaddresselan模块的dia.0脚用于1#电流控制，macaddresselan模块的dia.1脚用于2#电流控制，macaddresselan模块的dia.3脚用于电压控制，macaddresselan模块的dia.4脚连接有电阻r7一端，电阻r7另一端接24v+电源，macaddresselan模块的dia.5脚用于变频故障控制。

所述24vdcinputs模块的dib.0脚连接有旋钮一端，旋钮另一端连接24v+电源，24vdcinputs模块的dib.1脚连接有热保护器rj1一端，热保护器rj1另一端接24v+电源，热保护器rj1用于进行1#电机的过热保护，24vdcinputs模块的dib.2脚连接有热保护器rj2一端，热保护器rj2另一端接24v+电源，热保护器rj2用于进行2#电机的过热保护，24vdcinputs模块的dib.6脚连接有yw-hing，24vdcinputs模块的dib.7脚连接有继电器stop-1常开触点的一端，继电器stop-1常开触点的另一端连接24v+电源，用于急停控制，24vdcinputs模块的dic.0脚连接有继电器fy触点的一端，继电器fy触点的另一端连接24v+电源，用于液位故障控制，24vdcinputs模块的dic.1脚连接有继电器cy触点的一端，继电器cy触点的另一端连接24v+电源，用于压力高控制，其中液位故障是指变频供水时水箱池液位低，压力高是指压力超过设定值。

所述自动控制系统还包括熔断器fu1，熔断器fu1一端连接电源a相l1-a，熔断器fu1另一端连接有继电器ka1常闭触点的一端、继电器ka1常开触点的一端和旋钮一端，旋钮另一端连接有继电器ka1线圈一端，继电器ka1线圈的一端接电源零线，继电器ka1常闭触点的另一端连接有继电器km3常闭触点的一端、继电器1#vf-3触点一端、继电器2#vo-4触点一端、继电器km2常闭触点一端，继电器km3常闭触点的另一端连接有继电器1#vo-2触点一端，继电器1#vo-2触点另一端连接有继电器km1线圈一端，继电器km1线圈另一端连接有热保护器rj1一端，热保护器rj1另一端连接有继电器stop-1常闭触点的一端，继电器stop-1常闭触点的另一端接电源零线，继电器1#vf-3触点另一端连接有继电器km1常闭触点一端，继电器km1常闭触点另一端连接继电器km4常闭触点一端，继电器km4常闭触点另一端连接有继电器km3线圈一端，继电器km3线圈另一端连接有热保护器rj1一端，继电器2#vo-4触点另一端连接有继电器km4常闭触点一端，继电器km4常闭触点另一端连接有继电器km2线圈一端，继电器km2线圈另一端连接有热保护器rj2一端，热保护器rj2另一端连接有继电器stop-1常闭触点的一端，继电器stop-1常闭触点的另一端接电源零线，继电器km2常闭触点另一端连接有继电器km3常闭触点一端，继电器km3常闭触点另一端连接继电器2#vf-5触点一端，继电器2#vf-5触点另一端连接有继电器km4线圈一端，继电器km4线圈另一端连接有热保护器rj2一端，继电器ka1常开触点的另一端连接有继电器1#vf-3常闭触点一端，继电器1#vf-3常闭触点另一端连接继电器km1常闭触点。所述熔断器fu1还连接有旋钮sb1一端，旋钮sb1另一端连接有继电器stop-1线圈的一端，继电器stop-1线圈的另一端连接电源零线，电源零线连接有指示灯l1的一端，指示灯l1的另一端连接有继电器fau触点的一端，继电器fau触点的另一端连接熔断器fu1。

所述自动控制系统还包括熔断器fu2，熔断器fu2一端连接电源a相l1-a，熔断器fu2另一端连接有开关sb4一端、温控仪1的一端、插座一端，开关sb4另一端连接有灯一端，灯另一端接电源零线1，温控仪1的的另一端连接有风扇一端，风扇另一端接电源零线1，插座另一端接电源零线1。

所述自动控制系统还包括24v电源模块，24v电源模块的l脚连接有plc中120-240vac模块的l1脚，24v电源模块的n脚连接有plc中120-240vac模块的n脚，24v电源模块的l脚和n脚连接有滤波器一端，滤波器另一端接l1-a线和n线，滤波器另一端连接有微断一端，微断另一端连接电源a相l1-a，并连接有微断2一端，微断2另一端连接l-db线，24v电源模块的+v脚接24v+，并连接有熔断器fu3一端，熔断器fu3另一端连接有gprs的24v+脚，24v电源模块的+v脚接24v-，并连接gprs的24v-脚，gprs的2脚和3脚连接有plc的rs485x20模块。

所述自动控制系统还包括触摸屏smart，触摸屏smart的24v+脚接24v+电源，触摸屏smart的24v-脚接24v-电源，自动控制系统还包括电压传感输入pv，电压传感输入pv的9脚连接有电阻r3一端和plc中macaddresselan模块的dia.3脚，电阻r3另一端连接有24v+电源，电压传感输入pv的8脚、6脚连接24-电源，电压传感输入pv的5脚连接24+电源，电压传感输入pv的3脚连接电源b相l2-b，电压传感输入pv的1脚连接电源c相l3-c，自动控制系统还包括pi1和pi2，pi1的9脚连接有电阻r1一端和plc中macaddresselan模块的dia.0脚，pi2的9脚连接有电阻r2一端和plc中macaddresselan模块的dia.1脚，电阻r1另一端、电阻r2另一端接24v+电源。

所述继电器fy线圈的一端连接有24v-电源，继电器fy线圈的另一端连接负压故障输入fy-in，继电器cy线圈的一端连接有24v-电源，继电器cy线圈的另一端连接超压故障输入cy-in。

所述继电器ka1常开触点的一端连接变频24v电源24v-ma，继电器ka1常开触点的另一端接去端子的24v电源24v-db，继电器ka1常闭触点的一端接24v+，继电器ka1常闭触点的另一端去端子的24v电源24v-db，继电器ka1常闭触点的一端接出口压力输入ai-out1，继电器常开触点的一端接应急模拟量ai-ma，继电器常开触点的一端接出口压力输入ai-out，24v-电源连接有电阻r5一端。

所述继电器fa-5常开触点的一端接close-1，继电器fa-5常闭触点的一端接open-1，继电器fa-5常开触点的另一端和继电器fa-5常闭触点的另一端接l-db，close-1代表电动阀关闭，open-1代表电动阀打开，l-db代表端子电源。

为确保系统的可靠运行,控制电路设计有完善的保护措施.首先,对各主泵电机的工频和变频运行接触器实行互锁,严禁变频器的输出端接到工频电源上;其次,变频器是按单台电机容量配置,为此对各电机的变频运行方式也实行互锁;再次,在plc输出端子和交流接触器线圈之间通过中间继电器实现强、弱电之间的隔离,在通讯回路中采用光电隔离，在主电路中设置热继电器和空气开关等用于电机保护.

供水系统具有全自动变频、变量、双恒压运行、自动工频运行、远程手动控制和现场手动控制等主要功能。全自动变频恒压运行是系统的正常工作方式；变频器故障时系统转入自动工频运行，是一种恒速泵供水方式，作为系统故障时的一种应急供水方案；现场手动恒压控制主要用于检修、调试及plc故障时的运行；远程手动控制是通过计算机和plc的通信实现对水泵运行的远程控制。系统按“先起先停”原则进行水泵供水状态的切换，保证在一定的时间周期内，各水泵均衡运行互为备用。在控制系统的功能设计上输水泵都具有独立的控制功能互为备用，设备在工作泵出现故障时，备用泵能自动投入运行，相互之间既可以在自动控制方式下实现任意组合联锁控制，也可以手动控制方式下独立控制。

1、pid控制回路

压力设定信号和压力反馈信号送入pid回路调节器，由pid回路调节器在调节器内部进行运算后，输出给变频器一个转速调节信号，控制变频泵的转速，在多台水泵中，一般只有一台变频泵。当供水设备供电开始工作时，先起动变频泵，管网水压达到设定值时，变频器的输出频率则稳定在一定的数值上。而当用水量增加，水压降低时，传感器将这一信号送入pid回路调节器，pid回路调节器则送出一个较用水量增加的信号，使变频器的输出频率上升，水泵的转速提高，水压上升，可以根据实际需要实现变量变压或双恒压供水。设备启动时，由变频器控制水泵从设定的最低频率启动第一台变频泵，设备计算所需压力，调节频率输出，差多少补多少。如果用水量增加很多，使变频器的输出频率达到最大值，当水泵频率达到“投切频率”（注：非50hz，投切频率需根据具体水泵参数详细计算），仍不能使管网水压达到设定值时，pid回路调节器就发出控制信号给plc，plc得到指令后停止当前的变频泵，将当前泵转入工频，然后再启动下一台工频泵，第二台水泵正式投入工作后，第一台水泵开始降频，然后两台水泵同频运行，保证整个水泵机组效率最高。用户用水量继续增大，则同方式启动第三台水泵。反之，当用水量减少，变频器的输出频率达到最小值时，则发出减少一台工频电机的命令。

2、休眠功能

系统运行时经常会遇到用户用水量较小或不用水(如夜晚)情况，为了节能，系统设置了可以使水泵暂停工作的“休眠”功能，当设备检测到用水量非常小时，设备会根据指令加压到一定压力设定值，然后变频器停止工作，水泵停止(处于休眠状态)，当随着用户用水压力降低时系统重新启动，在一段时间内如果泵的启动次数超过设定值，系统退出休眠。

3、通讯功能

该系统具有和计算机的通讯功能，plc提供有485接口，监控计算机可以与一套或多套系统进行通讯，利用计算机同时可以监测设备的全部运行状态，包括：电流、电压、各水泵运行频率、转速、自来水市政压力、设备实际供水压力等等具体参数，也可以控制调整系统的各类参数。如果监控中心距离设备较远，不方便进行有线通讯时可采用远程无线通讯。

该系统主要是通过gprsdtu和移动公司gprs网络来完成。dtu主要完成plc或rtu与调度中心数据传输转发的任务，同时也是与移动gprs网络的工作接口。整个供水远程监控系统如图5所示由三部分组成：现场控制部分、gprs数据传输部分、调度室数据中心。通过控制模块完成与gprsdtu(以下简称dtu)的数据交互。dtu定时向控制器采集数据，同时控制器实时接收dtu发来的数据完成相应控制功能。dtu在收到控制器发来的数据会立即转发到数据中心。

（1）现场供水设备控制器可采用多种控制器包括s7-200等，dtu将各工艺参数实时采集后通过rs-232串口通信模块将数据送往dtu通信模块；同时，还可通过该通信模块接收调度中心的指令。

（2）gprs数据传输部分在对dtu通信模块进行配置时预先输入数据中心的固定ip地址、采集数据命令，采集时间间隔等必要参数，同时，也可以远程设置相关参数。dtu通信模块收到控制器发来的数据后，把这些数据送到前面设置的ip地址网络服务器中，通过端口映射转发到数据中心服务器。dtu发送数据的过程为：数据送到中国移动gprs网络中，然后再经过internet，最后在数据中心通过接入专线或宽带拨号网络的服务器接收，接收服务器完成数据处理，写库，转发等一系列工作。

（3）调度室数据中心由internet接入设备，接收服务器通过internet接入设备接收来自各供水设备的数据，并对数据分析控制。

4、出水压力自动设定

配水管网的压力损失大小随着供水量的变化而不同，供水量越大压力损失也越大，为了达到既满足用户对水压稳定的要求又能实现节能降耗的目标，根据出水量、出水压力值，采用模糊控制的方法对出水压力进行自动设定，在恒压基础上，系统如果没有流量计，系统内可根据泵的运行状况估算出大概流量，根据流量的大小自动调节出水压力，实现完全的变量变压。

模糊控制的方法是设备时刻检测自身运行状态，它根据各用水点水量变化的模拟曲线而动态的变化自动适应自动调整，保持最优化的运行效率，节能效果大大提高，明显降低设备运行费用，与传统变频控制技术相比节能在15％以上。

5、远程报警功能

设备的设计目的是以无人值守为原则，万一发生故障设备可自动拨打预先设定的电话通知维修人员，减少故障的处理时间，保证供水的连续性。设备可设定3组报警电话号码，如果设备无法引入电话线，可采用移动或联通的gsm网络，只要有信号的地方就可以实现此功能。

如图6所示，一种无负压给水设备的单变频自动控制系统的实现方法包括以下步骤：

步骤s101，开始工作，完成后进入步骤s102；

步骤s102，系统初始化，完成后进入步骤s103；

步骤s103，监测是否需要远程控制，若需要远程控制，则启动远程控制模块，并且继续监控是否需要远程控制，若不需要远程控制，则进入步骤s104；

步骤s104，监测是否欠水位，若是欠水位，则启动欠水位处理模块，并返回执行步骤s103，若不欠水位，则进入步骤s105；

步骤s105，监测变频器是否故障，若变频器故障，则启动自动工频运行模块，并返回执行步骤s103，若变频器不故障，则进入步骤s106；

步骤s106，监测电机是否故障，若电机故障，则启动一辅泵两主泵运行模块，并返回执行步骤s103，若电机不故障，则进入步骤s107；

步骤s107，当前运行状态，自动调节频率，完成后进入步骤s108；

步骤s108，是否满足切换条件，若不满足切换条件，则返回执行步骤s103，否则进入步骤s109；

步骤s109，判断超压或欠压，若是欠压，则增加主泵的状态转换模，并返回执行步骤s103，若是超压，则减少主泵的状态转化模，并返回执行步骤s103。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。