本發(fā)明涉及一種水泵利用的系統(tǒng)，特別是涉及一種泵組控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前工商業(yè)及民用水泵利用的控制系統(tǒng)主要采用以下兩種控制方式：1、工頻運(yùn)行，水泵電機(jī)不調(diào)速；2、變頻運(yùn)行，利用變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速。但是，以上兩種方式的缺陷是不節(jié)能或節(jié)能特性不明顯，具體原因是：1、對(duì)于工頻運(yùn)行的水泵，泵的運(yùn)行參數(shù)無(wú)法與管路系統(tǒng)要求完全匹配；2、對(duì)于變頻運(yùn)行的水泵，泵的運(yùn)行參數(shù)只能與管路系統(tǒng)要求部分匹配，無(wú)法將水泵始終控制在高能效區(qū)運(yùn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服目前工業(yè)及民用水泵利用系統(tǒng)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種泵組控制系統(tǒng)制方法，適用于各種類型的水泵，通過(guò)plc控制，使泵組實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)行。本發(fā)明的泵組能源效率自動(dòng)化控制系統(tǒng)及其控制方法包括控制系統(tǒng)、控制軟件和泵組系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)管路系統(tǒng)中的流量需求信號(hào)、泵的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯分析，判斷管路系統(tǒng)的流量需求趨勢(shì)，plc根據(jù)預(yù)先設(shè)定的水泵最佳能效區(qū)間，自動(dòng)給定運(yùn)行頻率，實(shí)現(xiàn)泵組的高效節(jié)能運(yùn)行控制。本發(fā)明的泵組能源效率自動(dòng)化控制系統(tǒng)由多臺(tái)水泵組成，泵的數(shù)量最多可以為10臺(tái)或者更多，一般以2-3臺(tái)比較適宜。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種泵組能源效率自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包括水泵、水池、管路、參數(shù)設(shè)置模塊、水位測(cè)量模塊和系統(tǒng)控制模塊，
所述參數(shù)設(shè)置模塊，用于預(yù)先設(shè)置所述水泵及管路的特性參數(shù)和控制參數(shù)；
所述水位測(cè)量模塊，用于每隔一定的時(shí)間測(cè)量、判斷、計(jì)算出高位水池水位、流量需求趨勢(shì)和系統(tǒng)瞬時(shí)流量，并將所述測(cè)量、判斷、計(jì)算出的數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)控制模塊；
系統(tǒng)控制模塊，用于接收水位測(cè)量模塊傳送的測(cè)量和計(jì)算后的數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的運(yùn)行。
當(dāng)所述系統(tǒng)控制模塊接收到的數(shù)據(jù)為ll＜l＜lh時(shí)，為節(jié)能運(yùn)行方式，優(yōu)選執(zhí)行下述操作：
⑴當(dāng)a↓且ql＜b＜qh時(shí)：q=b
⑵當(dāng)a↓且b≤ql時(shí)：q=ql
⑶當(dāng)a↓且b≥qh時(shí)：q=qh
⑷當(dāng)a↑且ql＜b＜qh時(shí)：q=1.05b
⑸當(dāng)a↑且b≤ql時(shí)：q=ql
⑹當(dāng)a↑且b≥qh時(shí)：q=1.05qh
上述公式中各個(gè)參數(shù)的含義為：
l實(shí)際運(yùn)行水位，ll下限水位，lh上限水位，q水泵實(shí)際運(yùn)行流量，qh水泵上限流量，ql水泵下限流量，a流量需求趨勢(shì)，b瞬時(shí)流量。
當(dāng)所述系統(tǒng)控制模塊接收到的數(shù)據(jù)為l≤ll時(shí)，優(yōu)選執(zhí)行下述操作：
⑴b≤q0：q=q0，水位達(dá)到lm時(shí)，轉(zhuǎn)入權(quán)利要求2所述的節(jié)能運(yùn)行方式；
⑵b＞q0：主泵工頻運(yùn)行，開(kāi)啟備用水泵，二臺(tái)并列運(yùn)行，直到水位達(dá)到lm時(shí)，停備用泵，轉(zhuǎn)入權(quán)利要求2所述的節(jié)能運(yùn)行方式；
上述公式中各個(gè)參數(shù)的含義為：
lm平均水位，q0水泵工頻流量。
當(dāng)所述系統(tǒng)控制模塊接收到的數(shù)據(jù)為l≥lh時(shí)，優(yōu)選執(zhí)行下述操作：
主泵轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，直到水位達(dá)到lm時(shí)，系統(tǒng)控制模塊喚醒主泵；
上述公式中各個(gè)參數(shù)的含義為：
lm平均水位。
所述泵組能源效率自動(dòng)化控制系統(tǒng)的系統(tǒng)控制模塊優(yōu)選通過(guò)plc實(shí)現(xiàn)，所述plc的輸入模塊接收泵組系統(tǒng)的流量需求信號(hào)、變頻器的運(yùn)行參數(shù)、泵的切換和停泵信號(hào)，plc的輸出模塊向變頻器輸出運(yùn)行頻率信號(hào)，向觸摸屏輸出適時(shí)運(yùn)行參數(shù)和故障保護(hù)信息；變頻器根據(jù)plc給定的運(yùn)行頻率信號(hào)控制泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)向plc輸出實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)信號(hào)觸摸屏顯示實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)和預(yù)置參數(shù)、系統(tǒng)保護(hù)及故障信息，同時(shí)向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)；感應(yīng)測(cè)量回路將管路系統(tǒng)的流量需求信號(hào)反饋給plc。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種泵組能源效率自動(dòng)化控制方法，包括以下步驟：
預(yù)先設(shè)置水泵及管路的特性參數(shù)和控制參數(shù)；
每隔一定的時(shí)間測(cè)量、判斷、計(jì)算出高位水池水位、流量需求趨勢(shì)和系統(tǒng)瞬時(shí)流量；
根據(jù)測(cè)量、判斷、計(jì)算出高位水池水位、流量需求趨勢(shì)和系統(tǒng)瞬時(shí)流量控制泵組的運(yùn)行。
當(dāng)測(cè)量、判斷、計(jì)算出的數(shù)據(jù)為ll＜l＜lh時(shí)，為節(jié)能運(yùn)行方式，優(yōu)選執(zhí)行下述操作：
⑴當(dāng)a↓且ql＜b＜qh時(shí)：q=b
⑵當(dāng)a↓且b≤ql時(shí)：q=ql
⑶當(dāng)a↓且b≥qh時(shí)：q=qh
⑷當(dāng)a↑且ql＜b＜qh時(shí)：q=1.05b
⑸當(dāng)a↑且b≤ql時(shí)：q=ql
⑹當(dāng)a↑且b≥qh時(shí)：q=1.05qh
上述公式中各個(gè)參數(shù)的含義為：
l實(shí)際運(yùn)行水位，ll下限水位，lh上限水位，q水泵實(shí)際運(yùn)行流量，qh水泵上限流量，ql水泵下限流量，a流量需求趨勢(shì)，b瞬時(shí)流量。
當(dāng)測(cè)量、判斷、計(jì)算出的數(shù)據(jù)為l≤ll時(shí)，優(yōu)選執(zhí)行下述操作：
⑴b≤q0：q=q0，水位達(dá)到lm時(shí)，轉(zhuǎn)入權(quán)利要求7所述的節(jié)能運(yùn)行方式；
⑵b＞q0：主泵工頻運(yùn)行，開(kāi)啟備用水泵，二臺(tái)并列運(yùn)行，直到水位達(dá)到lm時(shí)，停備用泵，轉(zhuǎn)入權(quán)利要求7所述的節(jié)能運(yùn)行方式；
上述公式中各個(gè)參數(shù)的含義為：
lm平均水位，q0水泵工頻流量。
當(dāng)測(cè)量、判斷、計(jì)算出的數(shù)據(jù)為l≥lh時(shí)，優(yōu)選執(zhí)行下述操作：
主泵轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，直到水位達(dá)到lm時(shí)，系統(tǒng)控制模塊喚醒主泵；
上述公式中各個(gè)參數(shù)的含義為：
lm平均水位。
所述方法通過(guò)可以plc實(shí)現(xiàn)，所述plc的輸入模塊接收泵組系統(tǒng)的流量需求信號(hào)、變頻器的運(yùn)行參數(shù)、泵的切換和停泵信號(hào)，plc的輸出模塊向變頻器輸出運(yùn)行頻率信號(hào)，向觸摸屏輸出適時(shí)運(yùn)行參數(shù)和故障保護(hù)信息；變頻器根據(jù)plc給定的運(yùn)行頻率信號(hào)控制泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)向plc輸出實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)信號(hào)觸摸屏顯示實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)和預(yù)置參數(shù)、系統(tǒng)保護(hù)及故障信息，同時(shí)向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)；感應(yīng)測(cè)量回路將管路系統(tǒng)的流量需求信號(hào)反饋給plc。
本發(fā)明的泵組能源效率自動(dòng)化控制系統(tǒng)及其控制方法，能自動(dòng)測(cè)量和預(yù)測(cè)管路系統(tǒng)的流量需求，控制整個(gè)泵組系統(tǒng)大部分時(shí)間高效率區(qū)間運(yùn)行。與現(xiàn)有的水泵控制系統(tǒng)相比，可以節(jié)能10-30%。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的ll＜l＜lh時(shí)系統(tǒng)流程圖；
具體實(shí)施方式
為了克服目前工業(yè)及民用水泵利用系統(tǒng)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種泵組控制系統(tǒng)制方法，適用于各種類型的水泵，通過(guò)plc控制，使泵組實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)行。本發(fā)明的泵組能源效率自動(dòng)化控制系統(tǒng)及其控制方法包括控制系統(tǒng)、控制軟件和泵組系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)管路系統(tǒng)中的流量需求信號(hào)、泵的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯分析，判斷管路系統(tǒng)的流量需求趨勢(shì)，plc根據(jù)預(yù)先設(shè)定的水泵最佳能效區(qū)間，自動(dòng)給定運(yùn)行頻率，實(shí)現(xiàn)泵組的高效節(jié)能運(yùn)行控制。本發(fā)明的泵組能源效率自動(dòng)化控制系統(tǒng)由多臺(tái)水泵組成，泵的數(shù)量最多可以為10臺(tái)或者更多，一般以2-3臺(tái)比較適宜。
本發(fā)明提供了一種泵組控制系統(tǒng)制方法，適用于各種類型的水泵，通過(guò)plc控制，使泵組實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)行。
本發(fā)明所稱的plc即可編程控制器（programmablelogiccontroller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（internationalelectricalcommittee）頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)plc做了如下定義：plc英文全稱programmablelogiccontroller,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。plc是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說(shuō)有半導(dǎo)體的地方就有plc。
plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。
國(guó)際電工委員會(huì)(iec)在其標(biāo)準(zhǔn)中將plc定義為:可程式邏輯控制器是一種數(shù)位運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？沙淌竭壿嬁刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的泵組能源效率自動(dòng)化控制系統(tǒng)及其控制方法包括控制系統(tǒng)、控制軟件和泵組系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)管路系統(tǒng)中的流量需求信號(hào)、泵的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯分析，判斷管路系統(tǒng)的流量需求趨勢(shì)，plc根據(jù)預(yù)先設(shè)定的水泵最佳能效區(qū)間，自動(dòng)給定運(yùn)行頻率，實(shí)現(xiàn)泵組的高效節(jié)能運(yùn)行控制。本發(fā)明的泵組能源效率自動(dòng)化控制系統(tǒng)由多臺(tái)水泵組成，泵的數(shù)量最多可以為1～10臺(tái)或者更多，一般以2-3臺(tái)比較適宜。
如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例所述的系統(tǒng)流程圖，本發(fā)明的泵組能源效率自動(dòng)化控制系統(tǒng)及其控制方法是這樣工作的：
參數(shù)定義：
1、水位：
實(shí)際運(yùn)行水位：l
下限水位：ll
平均水位：lm
上限水位：lh
2、水泵流量：
實(shí)際運(yùn)行流量：q
上限流量：qh
下限流量：ql
工頻流量：q0
3、流量需求趨勢(shì)：a
4、瞬時(shí)流量：b
預(yù)先設(shè)置水泵及管路系統(tǒng)的特性參數(shù)和控制參數(shù)，水位測(cè)量系統(tǒng)每隔一定的時(shí)間測(cè)量、判斷并計(jì)算出高位水池水位l、流量需求趨勢(shì)a和系統(tǒng)瞬時(shí)流量b，并據(jù)此控制系統(tǒng)的運(yùn)行。
邏輯控制過(guò)程為：
1、如果ll＜l＜lh，節(jié)能運(yùn)行
⑴當(dāng)a↓且ql＜b＜qh時(shí)：q=b
⑵當(dāng)a↓且b≤ql時(shí)：q=ql
⑶當(dāng)a↓且b≥qh時(shí)：q=qh
⑷當(dāng)a↑且ql＜b＜qh時(shí)：q=1.05b
⑸當(dāng)a↑且b≤ql時(shí)：q=ql
⑹當(dāng)a↑且b≥qh時(shí)：q=1.05qh
2、如果l≤ll
⑴b≤q0：q=q0，水位達(dá)到lm時(shí)，轉(zhuǎn)入節(jié)能運(yùn)行方式
⑵b＞q0：主泵工頻運(yùn)行，開(kāi)啟備用水泵，二臺(tái)并列運(yùn)行，直到水位達(dá)到lm時(shí)，停備用泵，轉(zhuǎn)入節(jié)能運(yùn)行。
3、如果l≥lh
主泵轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，直到水位達(dá)到lm時(shí)，喚醒主泵。同時(shí)本發(fā)明還通過(guò)對(duì)主泵運(yùn)行時(shí)間的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)主泵與備用泵的互換，使主泵和備用泵的運(yùn)行時(shí)間均勻分配。