专利名称：一种变频恒压供水系统装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及恒压供水技术领域，具体涉及通过PLC调节变频器来控制恒压供水系统的装置。
背景技术：
在传统的供水系统中，常采用恒速泵供水方式。然而用水量的多少是一个不确定的随机过程，虽然传统供水方式可通过水泵切换控制管压，但管网压力无法维持恒定，同时，不仅水泵电机的频繁启停影响了设备寿命，也使能耗增加，供水质量低。如果采用控制阀门的方式调节流量来维持管压，不但造成电能浪费，而且机械设备磨损加剧，维护工作量大。随着科技发展，将采用PID控制器进行控制的变频调速技术引入到供水系统中， 改善了供水系统的恒压性能，起到了节能的作用。但是，实际供水管网中水压变化具有很大的时变性、非线性特性，难以为其建立准确的数学模型。对于这种复杂的控制对象采用常规的PID控制，在线PID参数整定不能达到动态自适应，难以获到满意的动态响应特性，系统抗干扰能力不理想。
发明内容为解决以上恒压供水系统对非线性特性不能很好地适应，系统抗干扰能力不理想，不能够长期安全稳定运行的缺点，本实用新型提供一种变频恒压供水系统装置。本实用新型的技术方案是一种变频恒压供水系统装置，包括PLC控制单元、执行单元和测量反馈单元，其特征在于所述PLC控制单元采用模糊自适应PID控制算法进行信息处理；所述执行单元包括变频器、接触器组和水泵电机组，所述变频器和工频电网通过所述接触器组与所述水泵电机组连接，所述PLC控制单元通过输出信号控制所述变频器和所述接触器组；所述测量反馈单元为安装在供水管网中的压力传感器，所述压力传感器与所述PLC控制单元连接， 将测量的管网压力信息传输到所述PLC控制单元。安装在供水管网中的压力传感器实时检测供水压力并将压力信息转换成控制输入电信号，控制输入电信号输送给PLC控制单元，PLC控制单元中的模糊PID控制器利用模糊算法和设定的模糊控制规则对控制输入电信号进行模糊运算处理，根据处理结果作出控制决策并将此决策转换成控制输出电信号，控制输出电信号传输给变频器，精确控制变频器的频率，从而精确控制水泵电机组的转速。接触器组根据PLC控制单元的控制进行工频-变频的切换。以上的压力检测、模糊控制运算和控制输出电信号的输出构成一个循环， 该循环按照设定的时间周期重复进行，从而不断调整水泵电机组的转速，以保证供水管网压力恒定。运行过程中，水泵电机组中的一台水泵在变频器的控制下运行，当供水管网压力在预定压力范围内时，水泵电机稳定在此转速下运行。当用水量加大，供水管网压力减小时，PLC控制单元根据模糊运算的决策控制变频器增加频率，水泵电机的转速增加，补偿增加的用水量，保证水压恒定；当变频器的输出频率达到工频50Hz时，PLC控制单元发出指令信号给接触器，接触器切换水泵电机连接到工频电网运行，同时PLC控制单元发出指令，控制变频器带动下一台水泵电机启动运行；当用水量继续增大，后续的水泵依此方式逐步启动。当用水量减少，供水管网压力增大时，PLC控制单元根据模糊运算的决策控制变频器减小频率，水泵电机的转速减慢，供水减少，保证水压恒定；当变频器的输出频率降至设定值时，PLC控制单元发出指令信号给接触器，接触器断开并关闭该水泵电机，同时切换下一个在工频电网运行的水泵电机连接到变频器；当用水量继续减少，后续的水泵依此方式逐步关闭。优选地，所述水泵电机组中至少有一组辅助泵和其辅助电机，该辅助电机的供电电源直接与工频电网连接。优选地，在变频恒压供水控制系统中还包括锁相环同步控制器，锁相环同步控制器与工频电网、变频器输出端和PLC控制单元连接，用以控制变频器切换前后电源同相。 优选地，所述PLC控制单元连接有一个报警单元。本实用新型的有益效果本实用新型提供的变频恒压供水系统装置，采用模糊自适应PID控制算法对变频恒压供水系统进行控制，改变了传统的PID控制器技术，通过将模糊自适应PID智能控制算法应用到PLD控制系统中，缩短了系统响应时间，减少了系统超调量，因而提高了恒压供水系统的控制精度，增强了系统运行稳定性。在优选方式中，至少有一组辅助泵和其辅助电机，该辅助电机的供电电源直接与工频电网连接，这种设计减小了变频器的工作负荷，也使变频恒压供水系统装置的结构简单，降低了装置的成本。在优选方式中，采用了锁相环同步控制器技术，保证变频器切换前后与工频电源同相，避免切换时产生过大电流，保障了系统的可靠性和稳定性。
图1是本实用新型总体结构框图图2是本实用新型水泵电机组连接示意图图中标号1为PLC控制单元，2为报警单元，3为执行单元，4为变频器，5为接触器组，6为水泵电机组，61为辅助泵及电机，7为供水管网，8为测量反馈单元，9为工频电网， 10为锁相环同步控制器。
具体实施方式
参照图1，本实用新型提供的变频恒压供水系统装置，包括PLC控制单元1、执行单元3和测量反馈单元8，所述PLC控制单元1包括采用模糊自适应PID控制算法进行信息处理的PLC处理单元；所述执行单元3包括变频器4、接触器组5和水泵电机组6，变频器4 和工频电网9通过接触器组5与水泵电机组6连接，PLC控制单元1通过输出信号控制变频器4和接触器组5，水泵电机组6给供水管网7提供水压；测量反馈单元为安装在供水管网中的压力传感器8，压力传感器8与PLC控制单元1连接，将测量到的管网压力信息传输给PLC控制单元1。安装在供水管网7中的压力传感器8实时检测供水压力并将压力信息转换成控制输入电信号，控制输入电信号被输送给PLC控制单元1，PLC控制单元1中的模糊PID控制器利用模糊算法和设定的模糊控制规则对控制输入电信号进行模糊运算处理，根据处理结果作出控制决策并将此决策转换成控制输出电信号，控制输出电信号传输给变频器4，精确控制变频器的频率，从而精确控制水泵电机组6的转速。接触器组5根据PLC控制单元1 的控制信息对水泵电机组6的进行工频-变频切换。以上的压力检测、模糊控制运算和控制输出电信号的输出构成一个循环，该循环按照设定的时间周期重复进行，从而不断调整水泵电机组6的转速，以保证供水管网7的压力恒定。运行过程中，水泵电机组6中的一台水泵在变频器4的控制下运行，当供水管网7 的压力在预定压力范围内时，水泵电机稳定在此转速下运行。当用水量加大，供水管网7压力减小时，PLC控制单元1根据模糊运算的决策控制变频器4增加频率，水泵电机的转速增力口，补偿增加的用水量，保证水压恒定；当变频器4的输出频率达到工频50Hz时，PLC控制单元1发出指令信号给接触器5，接触器5切换水泵电机连接到工频电网9运行，同时PLC 控制单元1发出指令，控制变频器4带动下一台水泵电机启动运行；当用水量继续增大，后续的水泵依此方式逐步启动。当用水量减少，供水管网7压力增大时，PLC控制单元1根据模糊运算的决策控制变频器减小频率，水泵电机的转速减慢，供水减少，保证水压恒定；当变频器4的输出频率降至设定值时，PLC控制单元1发出指令信号给接触器5，接触器5断开并关闭该水泵电机，同时切换下一个连接工频电网9中运行的水泵电机连接到变频器4 ； 当用水量继续减少，后续的水泵依此方式逐步关闭。参照图2，所述水泵电机组6中至少有一组辅助泵及其辅助电机61，该辅助电机的供电电源直接与工频电网9连接。在变频恒压供水控制系统中还包括锁相环同步控制器10，锁相环同步控制器与工频电网9、变频器4和PLC控制单元1连接，用以控制变频器切换前后电源同相。所述PLC控制单元1上还安装有一个报警单元2，报警单元2可以是蜂鸣报警器。上述说明书中所述的内容仅列举了实现本实用新型的具体形式，任何不偏离本实用新型实质精神的变型或等同替换技术都应包括在本实用新型权利保护范围之内。
权利要求1.一种变频恒压供水系统装置，包括PLC控制单元、执行单元和测量反馈单元，其特征在于所述PLC控制单元采用模糊自适应PID控制算法进行信息处理；所述执行单元包括变频器、接触器组和水泵电机组，所述变频器和工频电网通过所述接触器组与所述水泵电机组连接，所述PLC控制单元通过输出信号控制所述变频器和所述接触器组；所述测量反馈单元为安装在供水管网中的压力传感器，所述压力传感器与所述PLC控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的变频恒压供水系统装置，其特征在于，所述水泵电机组中至少有一组辅助泵和其辅助电机，所述辅助电机的供电电源直接与工频电网连接。
3.根据权利要求1或2所述的变频恒压供水系统装置，其特征在于，还包括锁相环同步控制器，所述锁相环同步控制器与工频电网、变频器输出端和PLC控制单元连接，用以控制变频器切换前后电源同相。
4.根据权利要求1或2所述的变频恒压供水系统装置，其特征在于，所述PLC控制单元连接有一个报警单元。
5.根据权利要求3所述的变频恒压供水系统装置，其特征在于，所述PLC控制单元连接有一个报警单元。
专利摘要一种变频恒压供水系统装置，包括PLC控制单元、执行单元和测量反馈单元。所述PLC控制单元包括采用模糊自适应PID控制算法进行信息处理的PLC处理单元；所述执行单元包括变频器、接触器组和水泵电机组，变频器和工频电网通过接触器组与水泵电机组连接，所述PLC控制单元通过输出信号控制变频器和接触器组，所述测量反馈单元为安装在供水管网中的压力传感器，压力传感器将测量的管网压力信息传输到PLC控制单元。
文档编号E03B7/07GK202220357SQ201120366250
公开日2012年5月16日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者孙霞, 董刚, 辛元芳, 陈坤 申请人:安徽理工大学