專利名稱：變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種供水系統(tǒng)，特別是一種變頻恒壓供水自動控 制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的供水方法都是以設(shè)置在較高位置的水箱或水塔的方式供 水，又稱重力供水，其內(nèi)部貯水，并以恒定的供水壓力由較高位置向 較低位置進行供水，這樣的供水方法需要將建造水塔或水箱置于建筑 物的屋頂上，即使如此，在大型建筑中還常常不能滿足最不利供水點 的供水要求，并難以滿足用水需求量增加情況下的供水需求，而且儲 存在水塔或水箱里的水較容易造成第二次污染，影響用水的質(zhì)量，此 外，由于水塔或水箱在屋頂形成很大的負重，增加了建筑結(jié)構(gòu)的受力， 也防礙了建筑美觀，而且屋頂上水塔或水箱必須高出水面幾米，使得 建造時投資周期長，費用大，并且維護困難。 發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種安裝及維護方 便、使用范圍廣泛、能有效供水并且有效改善供水質(zhì)量的變頻恒壓供 水自動控制系統(tǒng)。
本實用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)，包括供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及輸水的管道，所述供水系統(tǒng)包括主泵、備用泵和休眠泵，所述控制系統(tǒng)包括
監(jiān)測并控制供水系統(tǒng)的PLC和向PLC輸出頻率信號并控制水泵電機 轉(zhuǎn)速的變頻器。
其中，所述供水系統(tǒng)包括設(shè)置于管道入水口的開關(guān)主閥，主泵、 備用泵和休眠泵相互并聯(lián)連接入水和出水管道，在主泵、備用泵和休 眠泵的入水端各設(shè)有開關(guān)閥，出水端各設(shè)有止回閥。
作為上述方案的進一步改進，在管道的出水口端設(shè)有檢測壓力的 壓力表和壓力變送器，在管道入水口和出水口各設(shè)有監(jiān)測壓力的壓力 開關(guān)，所述壓力變送器連接變頻器，并輸入壓力信號給變頻器，所述 壓力開關(guān)通過PLC控制。
本實用新型的有益效果是
1、 本實用新型的自動供水系統(tǒng)不需要在高出建造水塔、高位水 箱或氣罐，其設(shè)備簡單，控制實時性好，且能滿足供水需求的不斷增 加。
2、 本實用新型的設(shè)備投資少，占地面積小，能減輕建筑的負重， 并且安裝、維護簡單方面。
3、 本實用新型能根據(jù)系統(tǒng)壓力判別供水系統(tǒng)的運行工作狀況， 使系統(tǒng)運行在最合理的狀態(tài)，達到節(jié)省電能的目的。
4、 本實用新型不會造成水質(zhì)的第二次污染，保證供水的質(zhì)量。 因此變本實用新型的頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用前景。以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明-


圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本實用新型的一次回路電路圖； 圖3為本實用新型的二次回路電路圖。 圖4為PLC接線圖。
具體實施方式
參照圖l,本實用新型的變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)，包括供水 系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及輸水的管道4，所述供水系統(tǒng)包括主泵ll、備用泵 12和休眠泵13，所述控制系統(tǒng)包括監(jiān)測并控制供水系統(tǒng)的PLC可編 程控制器2和向PLC可編程控制器2輸出頻率信號并控制水泵的電 機轉(zhuǎn)速的變頻器3。
其中，變頻器3通過變阻器進行設(shè)置所置的壓力，并通過電路將 交流220V變?yōu)橹绷?V電源供給壓力傳感器。壓力傳感器將管道4 內(nèi)的壓力值變換成相應(yīng)的電壓信號輸送到調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換成電流信號 輸出接到變頻器的設(shè)定頻率電流輸入端，構(gòu)成一個閉環(huán)負反饋控制。 變頻器根據(jù)反饋信號的大小進行自動調(diào)節(jié)輸出頻率和電壓幅值，調(diào)節(jié) 水泵電動機的轉(zhuǎn)速控制各管道4內(nèi)的壓力，使管道4內(nèi)的壓力恒定在
設(shè)定的壓力值上，從而達到恒壓的供水的目的。
作為本實用新型的優(yōu)選方式，所述供水系統(tǒng)包括設(shè)置于管道4入 水口的開關(guān)主閥14，主泵ll、備用泵12和休眠泵13相互并聯(lián)連接 入水和出水管道4，在主泵11、備用泵12和休眠泵13的入水端各設(shè) 有開關(guān)閥19，出水端各設(shè)有防止回流的止回閥15。
在管道4出水口端設(shè)有檢測壓力的壓力表16和壓力變送器18，其中，壓力變送器18為一個滑線電阻，用于管道壓力檢測，壓力變 送器18將供水壓力的變化信號送入電路，信號經(jīng)過處理后與變頻器 3設(shè)定的壓力信號進行比較，得出最佳頻率，實現(xiàn)自動恒壓，此外， 壓力變送器18也可以起到超壓或欠壓作保護功能，有利于系統(tǒng)的良 好保護，進一步提高供水系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命。
在管道4入水口和出水口各設(shè)有壓力開關(guān)17，壓力開關(guān)17用于 管道出、入口壓力控測，當水泵進水口缺水和出水口過壓的情況下， 壓力開關(guān)17將發(fā)出信號，使水泵組停止轉(zhuǎn)動，避免水泵空轉(zhuǎn)造成損 壞。
所述壓力變送器18連接變頻器3，并輸入壓力信號給變頻器3， 所述壓力開關(guān)17通過PLC可編程控制器2控制。
其中，本實用新型優(yōu)選PLC可編程控制器2為三菱FX2N~"48M; 所述變頻器3為三菱MF-22K-380 。
參照圖2~圖4分別為本實用新型優(yōu)選實施方式的一次回路線路 圖、二次回路線路圖和PLC接線圖，其中，KM1、 KM2為控制主泵 11的電動機M1的開關(guān)，F(xiàn)R1為控制M1的繼電器；KM3、 KM4為 控制備用泵12的電動機M2的開關(guān)，F(xiàn)R2為控制M2的繼電器;KM5、 KM6為控制休眠泵13的電動機M3的開關(guān)，F(xiàn)R3為控制M3的繼電 器；其中，KM1為控制主泵11變頻運行，KM2為控制主泵11工頻 運行，KM3為控制備用泵12變頻運行，KM4為控制備用泵12工頻 運行，KM5為控制休眠泵13工頻運行。
PLC可編程控制器2的Y1、 Y2、 Y3、 Y4、 Y5分別連接二次回路的Y1、 Y2、 Y3、 Y4、 Y5，形成通過PLC可編程控制器2控制的 控制回路，此外，PLC可編程控制器2通過端口 X3、 X4、 X5、 X6 分別設(shè)定壓力上限、壓力下限、水位檢測及變頻器監(jiān)測，并通過端口 Y6、 Y7、 YIO、 Yll連接外部顯示分別形成無水指示、變頻器報警指 示、過壓指示和欠壓指示。
本實用新型的工作流程為
一、自動調(diào)節(jié)供水模式該控制模式是根據(jù)管道4壓力和用戶的 用水量的大小進行自動調(diào)節(jié)的，以確保系統(tǒng)的恒壓供水的目的。
其工作過程為PLC可編程控制器2內(nèi)部程序工作，輸出給Y1 繼電器FR1，使得KM1得電，變頻器3與主泵11的電動機M1通過 KM1接通，使得電動機M1得電，主泵11軟啟動為用戶提供生活用 水，可根據(jù)用戶的用水量進行自動調(diào)節(jié)。
當用戶的用水增加時，通過壓力變送器18的反饋信號反饋到變 頻器3，使變頻器3的輸出頻率上升，主泵11的轉(zhuǎn)速也隨變頻器3 輸出頻率的上升而上升，從而增大主泵11的輸出水流量以滿足用戶 的用水量的增加。
當主泵11的運行頻率已達到了額定值時，但管道4壓力仍繼續(xù) 下降，變頻器3的頻率達到輸出端輸出一個信號到PLC可編程控制 器2，控制PLC可編程控制器2計時，如果主泵11在額定值的頻率 下運行5秒后，PLC可編程控制器2切斷Y1輸出，使KM1失電， 輸出Y2驅(qū)動KM2得電，將主泵11切換位工頻運行，變頻器3的頻 率迅速降至零。PLC可編程控制器2驅(qū)動KM3軟啟動備用泵投入變
7頻運行，與主泵11 一起工作增加供水量滿足用戶的用水高峰。
當用戶的用水量降低時，管道4的壓力上升，反饋信號使變頻器 3的輸出頻率降低，使變頻器3運行的水泵的速度降低，減少水泵的 供水量。如果在主泵11工頻運行和備用泵12變頻運行時，當變頻器 3的輸出頻率降低至變頻器3工作的下限頻率時，而管道4的壓力仍 不斷上升時，到達了壓力開關(guān)17設(shè)定的動作壓力值時，壓力開關(guān)17 動作向PLC可編程控制器2輸入一個信號使PLC可編程控制器2計 時5秒后，PLC可編程控制器2切斷Y2輸出使得KM2失電，將正 在工頻運行的主泵11切斷退出工作，并由備用泵12變頻運行供水。 若備用泵12變頻運行的運行頻率降低至變頻器3的下限頻率，管道 4的壓力還不斷上升，當壓力再次上升至壓力開關(guān)17的設(shè)定值時， 壓力開關(guān)17動作由PLC控制Y3停止輸出，使得KM3失電切斷備 用泵運2行。
若在IO秒內(nèi)變頻運行連續(xù)啟動、停止三次，即表示用戶的用水 量比較小，PLC可編程控制器2將會立即軟啟動休眠泵13，由休眠 泵13滿足用戶較小的用水量。當休眠泵13變頻運行在變頻器3的上 限頻率時，但仍不能滿足用戶的用水需求時，PLC自動將休眠泵13 退出運行，軟啟動主泵11或備用泵12投入運行供水。
若用戶的用水量為零時，系統(tǒng)將入睡眠狀態(tài)，只要在管道4壓力 下降，系統(tǒng)會從睡眠中換醒投入運行。這樣既能夠滿足用戶的用水， 也可以實現(xiàn)節(jié)省電能的目的。
二、分時段供水模式即為了滿足不同時間段的供水需求的供水模式。所設(shè)的時間段為
零晨 7: 00; (第一頻率)
7: 00 11: 00; (第二頻率)
11: 00 14: 00; (第三頻率)
14: 00 17: 00; (第二頻率)
17: 00 24: 00。 (第四頻率)
分別將各個時間段滿足所需供水量的對應(yīng)的頻率值設(shè)定在變頻
器3內(nèi)，通過不同的開關(guān)選擇不同組合可以得到不同的運行頻率，工
作泵對應(yīng)有不同的轉(zhuǎn)速，從而得到相應(yīng)的供水量。
該程序的定時功能由PLC可編程控制器2進行實現(xiàn)，當?shù)竭_某 個設(shè)定的時間值時，PLC將會自動控制有相應(yīng)的輸出進行選擇相應(yīng)的
頻率輸出。
Y7對應(yīng)的是變頻器的第二頻率設(shè)定2DF; Y10對應(yīng)的是第三頻率設(shè)定3DF。 當Y7、 Y10都沒有輸出時，則得到的是第一頻率； Y7有輸出而Y10沒有輸出時，則得到的是第二頻率； Y10有輸出而Y7沒有輸出時，則得到的是第三頻率； Y7、 Y10都有輸出時，則得到的是第四頻率。 在零晨7: OO時段，Y7和Y10是都有沒有輸出，工作泵則以第 一頻率運行；
在7: 00 11: 00和14: 00 17: 00時段，Y7有輸出而Y10 沒有輸出，工作泵則以第二頻率運行；
9在ll: 00 14: OO時段，Y10有輸出而Y7沒有輸出，工作泵 則以第三頻率運行；
在17: 00 24: OO時段，Y7和Y10都有輸出，工作泵則以第 四頻率運行。
三、 手動模式當變頻器發(fā)生故障時，為了不影響用戶的用水， 系統(tǒng)可以采用手動啟動泵組工頻運行工作，為用戶繼續(xù)供水。
按下外部按鈕，控制PLC可編程控制器2驅(qū)動KM2線圈得電， 主泵ll得電啟動工頻運行，為用戶提供生活用水，若主泵ll工頻運 行時仍然滿足不了用戶的用水量時，按下相應(yīng)按鈕，將備用泵12也 投入工頻運行，主泵11與備用泵12—起工作為用戶供水，以滿足用 戶的用水需求量。
設(shè)主泵11和備用泵12均投入工頻運行，用戶的用水量下降時， 管道4的壓力上升，到達壓力開關(guān)17所設(shè)定的壓力上限值時，壓力 開關(guān)17動作，控制PLC停止Y4輸出，使KM4失電，切斷備用泵， 退出運行，由主泵單獨運行供水。
若在主泵11單獨工作時，管道4的壓力還不斷上升時，管道4 壓力再次到達壓力開關(guān)所設(shè)的壓力上限值時，Y2停止輸出，使KM2 失電，切斷主泵11，停止運行供水。在用戶的用水量較小時，可按 相應(yīng)按鈕啟動休眠泵13供水。
四、 定時換泵功能為了可以有效地防止因為備用泵長期不投入 使用而發(fā)生銹死現(xiàn)象，提高設(shè)備的綜合利用率，降低維護費用，可通 過PLC可編程控制器2編設(shè)定時切換工作泵的功能。當主泵11或備用泵12累計工作時間16小時，為了不影響用戶 的用水，切換泵時必須在主泵11或備用泵12在睡眠狀態(tài)下進行。
權(quán)利要求1、變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)，包括供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及輸水的管道(4)，其特征在于所述供水系統(tǒng)包括主泵(11)、備用泵(12)和休眠泵(13)，所述控制系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)運行的PLC(2)和向PLC(2)輸出頻率信號并控制水泵電機轉(zhuǎn)速的變頻器(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述供水系統(tǒng)包括設(shè)置于管道(4)入水口的開關(guān)主閥(14)，主泵(11 )、 備用泵(12)和休眠泵(13)相互并聯(lián)連接管道(4)，在主泵(11)、 備用泵(12)和休眠泵(13)的入水端各設(shè)有開關(guān)閥(19)，出水端 各設(shè)有止回閥(15)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)，其特征 在于在管道(4)出水口端設(shè)有檢測壓力的壓力表(16)和壓力變 送器(18)，在管道(4)入水口和出水口各設(shè)有監(jiān)測壓力的壓力開關(guān)(17)，所述壓力變送器(18)連接并輸入壓力信號給變頻器(3)，. 所述壓力開關(guān)(17)通過PLC (2)進行控制。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)，其特征 在于所述PLC (2)為三菱FX2N—48M。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)，其特征 在于所述變頻器(3)為三菱MF-22K-380。
專利摘要本實用新型公開了一種變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)，包括供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及輸水的管道，所述供水系統(tǒng)包括主泵、備用泵和休眠泵，所述控制系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)運行的PLC和向PLC輸出頻率信號并控制水泵電機轉(zhuǎn)速的變頻器；本實用新型的供水系統(tǒng)不需要在高出建造水塔、高位水箱或氣罐，其設(shè)備簡單，控制實時性好，且能滿足供水需求的不斷增加，而且其設(shè)備投資少，占地面積小，能減輕建筑的負重，并且安裝、維護簡單方面，并能根據(jù)系統(tǒng)壓力判別供水系統(tǒng)的運行工作狀況，使系統(tǒng)運行在最合理的狀態(tài)，達到節(jié)省電能的目的，有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號E03B7/00GK201347566SQ200820205559
公開日2009年11月18日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者揭錫富, 楊八妹, 翟恩民 申請人:廣州市高級技工學校