[发明专利]一种数字化恒压供水节能装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字化恒压供水节能装置，特别是关于一种对水管道或水塔压强恒定控制的数字化自动供水节能装置。

背景技术

目前生活或工业给水设备，一般分为匹配式和非匹配式。非匹配式供水设备的特点是水泵的供水量总大于系统的用水量，但需配置蓄水设施，如高位水箱、水塔等。匹配式供水设备的特点是供水量总是适应用水量的变化，没有多余的水，也没有蓄水设施(消防供水除外)。应用变频调速设备调节水量就是一种完全匹配式供水方式。它通过水泵电机的供电频率，调节水泵的转速，通过在线仪表检测出供水压力并加以控制，以保证在用水量变化时供水量也随之变化，实现供水量与用水量的互相匹配。他的优点是省去了蓄水池，也不用气压罐，减少占地面积，并减少了负荷，节约了电能。缺点是如果停电，则会停水，造成生活生产的不便。

恒压供水是指在供水网系中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水网系出口压力值是根据用户需求确定。传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐和电动阀门等设施实现的。这些方式实用可行，因此广泛使用。

随着变频调速技术的日益成熟，为实现恒压供水提供了可靠的技术条件。以往由于技术条件限制和出于成本考虑，通常采用变频器结合定时器的开环控制方式实现粗略供水。目前虽然采用变频器和压力传感器，构成闭环控制系统，调节水泵的输出流量，取代水塔、水箱、气压罐和电动阀门等，实现恒压供水，但都存在两个缺点：

1、控制算法过于简单，采用简单的开关逻辑控制调节压力。例如，压力值超过某一上限值时水泵电机停止运行，当压力值低于某一下限值时启动水泵电机；总的来讲，上述控制方式都是通过设定压力门限值来调节水压的。如果水压的上下限差值较小，则恒压控制的精度较高，但易造成水泵电机的频繁启停，缩短电机使用寿命，如果水压的上下限差值较大，则恒压控制的精度就会变差。此类专利有“89220031.6全自动恒压节能供水设备”、“02119266.9恒压供水控制系统”和“200410022970.8恒压供水控制装置及方法”等。

2、采用模拟方式设定水压值，通常的做法是用一滑动电位器调节电压大小作为给定水压值。这种方式虽节省成本，但由于滑动电位器的使用寿命有限，使用次数过多后，电位器炭膜容易磨损，产生空转误差，使得设定值有较大的偏差。目前亦有数字化的设定方式，但通常采用小键盘进行设定，可操作性较差。如“200420025782.6恒压节能单片机控制供水装置”。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于PID(比例积分微分)闭环变频控制，能达到无误差的恒压控制，同时利用PLC(可编程控制器)、工业触摸屏等的有机组合，实现具有良好人机交互界面的操作和精确的数字化水压值设定，并在节能效果上有明显提高的恒压供水节能装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种数字化恒压供水节能装置，它由硬件部分和软件部分组成，其特征在于：所述硬件部分包括水泵电机、变频器(内置PID控制器)、水压传感器、PLC、触摸屏和控制柜，所述水泵电机、所述变频器、所述水压传感器和所述PID控制器构成系统的闭环环节；所述软件部分包括触摸屏功能模块、PLC与变频器串行通信和PID控制器。

所述触摸屏作为人机交互平台用于设定控制参数和控制启停，将控制设定传输至所述PLC，同时读取并显示经所述PLC处理的所述水泵和所述变频器的运行状态；所述触摸屏上设置有：

(1)启、停控制按钮和状态按钮，并与所述控制柜面板上启、停按钮进行电气互锁关联；

(2)显示单元，实时显示负载率、节电率、累计节电、运行频率、电机转速、累计运行时间；

(3)停电自启动单元，可对自启动过程进行设置；

(4)手动/自动调压单元，能在任意的时间段自动设置水压值；

(5)消防单元，保持全部压力；

(6)电机保护单元，可设置电流上限和水压上限；

(7)记录单元，自动记录一天24个时段的用电、节电情况，便于分析工况，优化设计方案。

所述PLC是整个节能设备控制的枢纽，接收来自所述触摸屏和所述控制柜面板按钮的信号，通过所述PLC程序处理后传至所述变频器，决定所述变频器的给定频率，同时读取所述变频器的参数，经程序处理后传至所述触摸屏和所述控制柜；所述PLC与所述变频器通信的具体流程包括：

(1)S1对状态寄存器初始化，发送呼叫帧；

(2)S2接收字符是否为呼叫帧，是则转至S3，否则转至S9；