本實(shí)用新型屬于民用供水電機(jī)水泵控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種冗余測(cè)量與控制的居民樓智能型恒壓供水控制系統(tǒng)。能夠全天候智能式控制供水壓力的恒定，保證居民正常的舒適用水。

背景技術(shù)：

居民樓供水系統(tǒng)是由市政供水管路進(jìn)入居民小區(qū)供水主管路，通過(guò)電機(jī)水泵給居民樓供水管道加壓，使居民能夠正常的舒適用水。否則在用水高峰時(shí)，由于用水量大，高層居民供水管道壓力小，無(wú)法正常用水，在極端情況下，甚至無(wú)水可用。若電機(jī)水泵故障，全體居民均無(wú)水可用。特別在節(jié)假日，一旦發(fā)生電機(jī)水泵故障，多數(shù)情況下不能及時(shí)解決故障問(wèn)題，導(dǎo)致居民長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法用水。在正常情況下，為了保證全體居民用水正常，需要保持供水管道壓力恒定。在供水管道口徑一定的情況下，當(dāng)用水量大時(shí)，若還要保持原來(lái)管道壓力，水泵必須提高轉(zhuǎn)速已滿足流量要求；當(dāng)用水量小時(shí)，水泵必須降低轉(zhuǎn)速，使管道流量減少，以保持原來(lái)管道壓力，否則管道壓力超高，容易造成管道爆裂，給居民財(cái)產(chǎn)造成損失。由于居民用水實(shí)時(shí)變化，管道壓力隨用水情況實(shí)時(shí)改變。為滿足管道壓力恒定，需要根據(jù)實(shí)際管路壓力情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng)。

為了克服管道壓力測(cè)量帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，避免因電機(jī)、水泵故障而停機(jī)，應(yīng)用冗余測(cè)量管道壓力方式，冗余配置電機(jī)及水泵。為了恒定壓力，采用冗余配置的內(nèi)置PID變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)水泵自動(dòng)控制供水流量；信號(hào)處理、控制操作過(guò)程全部智能化運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種冗余測(cè)量與控制的居民樓智能型恒壓供水控制系統(tǒng)，用于居民小區(qū)居民樓供水管道壓力控制。通過(guò)冗余測(cè)量管道壓力方式，冗余配置電機(jī)、水泵及變頻器，能夠自動(dòng)處理壓力信號(hào)，自動(dòng)判斷壓力測(cè)量中的故障和修正，當(dāng)一路電機(jī)、水泵或變頻器故障發(fā)生時(shí)，自動(dòng)切換到另一路正常備用的電機(jī)、水泵及變頻器運(yùn)行，通過(guò)內(nèi)置PID控制器的變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速達(dá)到供水壓力恒定控制；二路電機(jī)、水泵和變頻器定時(shí)輪換運(yùn)行。保證供水管道壓力恒定,控制精度高、安全可靠。系統(tǒng)一鍵控制，控制過(guò)程全部智能化運(yùn)行。

本實(shí)用新型包括空氣開關(guān)與熔斷器組合裝置(1)、冗余處理-智能控制器裝置(2)、控制開關(guān)組合裝置(3)、電源-運(yùn)行-故障指示燈裝置(4)、遠(yuǎn)程壓力表P1、遠(yuǎn)程壓力表P2、內(nèi)置PID控制器的1#變頻器(5)、1#交流接觸器(6)、1#顯示操作盤(7)、內(nèi)置PID控制器的2#變頻器(8)、、2#交流接觸器(9)、2#顯示操作盤(10)。空氣開關(guān)和熔斷器組合裝置(1)的進(jìn)線側(cè)連接進(jìn)線3相380V動(dòng)力電源和電源N線,出線側(cè)連接到1#變頻器(5)、2#變頻器(8)的進(jìn)線側(cè)；1#變頻器(5)出線側(cè)連接到1#交流接觸器(6)的進(jìn)線側(cè)，1#交流接觸器(6)的出線側(cè)連接到水泵1的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1，電機(jī)M1帶動(dòng)水泵1轉(zhuǎn)動(dòng)；2#變頻器(8)出線側(cè)連接到2#交流接觸器(9)的進(jìn)線側(cè)，2#交流接觸器(9)的出線側(cè)連接到水泵2的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2，電機(jī)M2帶動(dòng)水泵2轉(zhuǎn)動(dòng)；空氣開關(guān)和熔斷器組合裝置(1)的出線側(cè)再把控制電源連線到控制開關(guān)組合裝置(3)上，控制開關(guān)組合裝置(3)分別給冗余處理-智能控制器裝置(2)、電源-運(yùn)行-故障指示燈裝置(4)供電，控制開關(guān)組合裝置(3)控制信號(hào)再分別與冗余處理-智能控制器裝置(2)、1#變頻器(5)、1#交流接觸器(6)、2#變頻器(8)、2#交流接觸器(9)連接；二路壓力測(cè)量的遠(yuǎn)程壓力表P1、遠(yuǎn)程壓力表P2連接到冗余處理-智能控制器裝置(2)，冗余處理-智能控制器裝置(2)綜合壓力信號(hào)連接到1#變頻器(5)和2#變頻器(8)，冗余處理-智能控制器裝置(2)壓力狀態(tài)信號(hào)連接到電源-運(yùn)行-故障指示燈裝置(4)；1#變頻器(5)、2#變頻器(8)速度反饋信號(hào)連接到冗余處理-智能控制器裝置(2)；1#變頻器(5)、2#變頻器(8)狀態(tài)信號(hào)連接到冗余處理-智能控制器裝置(2)和電源-運(yùn)行-故障指示燈裝置(4)；1#顯示操作盤(7)與1#變頻器(5)相連；2#顯示操作盤(10)與2#變頻器(8)相連。

冗余處理-智能控制器裝置由硬件組成，由CPU單元模塊、模擬量單元與開關(guān)量模塊構(gòu)成。CPU單元模塊是ABB PLC產(chǎn)品PM564-R-AC 1個(gè),供電電源為100-240ACV,內(nèi)置6點(diǎn)24VD開關(guān)量輸入、6點(diǎn)繼電器開關(guān)量輸出。模擬量模塊是ABB PLC產(chǎn)品模擬量模板AX561 1個(gè)，內(nèi)置4點(diǎn)模擬量輸入,2點(diǎn)模擬量輸出。開關(guān)量模塊是ABB PLC產(chǎn)品開關(guān)量模板DX571 1個(gè)，8路24V開關(guān)量輸入，8路繼電器開關(guān)量輸出。2路壓力測(cè)量信號(hào)進(jìn)入模擬量模塊；2路綜合壓力信號(hào)由模擬量模塊輸出給變頻器作為反饋信號(hào)；2路電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)由變頻器進(jìn)入模擬量模塊；2路變頻器狀態(tài)信號(hào)—電源準(zhǔn)備好、運(yùn)行、故障共6路信號(hào)進(jìn)入開關(guān)量模板輸入；人工操作預(yù)控制、控制按鈕2路信號(hào)進(jìn)入開關(guān)量模塊輸入；2路壓力狀態(tài)信號(hào)由開關(guān)量模板輸出到電源-運(yùn)行-故障指示燈裝置。2路智能啟停信號(hào)由開關(guān)量模板輸出到控制開關(guān)組合裝置用于控制水泵啟停運(yùn)行。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：冗余處理及控制，能消除水泵控制過(guò)程中因測(cè)量壓力原因?qū)е鹿艿缐毫Σ▌?dòng)大、居民用水不方便及水泵、電機(jī)及變頻器故障導(dǎo)致管道無(wú)法供水，居民無(wú)水可用狀況發(fā)生。兩路變頻器能定時(shí)輪換運(yùn)行。控制系統(tǒng)增加了運(yùn)行可靠性。一鍵啟動(dòng)，水泵控制過(guò)程全部智能化，控制精度高、安全可靠。

附圖說(shuō)明

圖1為冗余測(cè)量與控制的居民樓智能型恒壓供水控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。其中，空氣開關(guān)與熔斷器組合裝置--1、冗余處理、智能控制器裝置--2、控制開關(guān)組合裝置--3、電源、運(yùn)行、故障指示燈裝置--4、遠(yuǎn)程壓力表P1、遠(yuǎn)程壓力表P2、內(nèi)置PID控制器的1#變頻器--5、1#交流接觸器--6、1#顯示操作盤--7、內(nèi)置PID控制器的2#變頻器--8、、2#交流接觸器--9、2#顯示操作盤--10。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型包括空氣開關(guān)與熔斷器組合裝置1、冗余處理-智能控制器裝置2、控制開關(guān)組合裝置3、電源、運(yùn)行、故障指示燈裝置4、遠(yuǎn)程壓力表P1、遠(yuǎn)程壓力表P2、內(nèi)置PID控制器的1#變頻器5、1#交流接觸器6、1#顯示操作盤7、內(nèi)置PID控制器的2#變頻器8、、2#交流接觸器9、2#顯示操作盤10。空氣開關(guān)和熔斷器組合裝置1的進(jìn)線側(cè)連接進(jìn)線3相380V動(dòng)力電源和電源N線,出線側(cè)連接到1#變頻器5、2#變頻器8的進(jìn)線側(cè)；1#變頻器5出線側(cè)連接到1#交流接觸器6的進(jìn)線側(cè)，1#交流接觸器6的出線側(cè)連接到水泵1的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1，電機(jī)M1帶動(dòng)水泵1轉(zhuǎn)動(dòng)；2#變頻器8出線側(cè)連接到2#交流接觸器9的進(jìn)線側(cè)，2#交流接觸器9的出線側(cè)連接到水泵2的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2，電機(jī)M2帶動(dòng)水泵2轉(zhuǎn)動(dòng)；空氣開關(guān)和熔斷器組合裝置1的出線側(cè)再把控制電源連線到控制開關(guān)組合裝置3上，控制開關(guān)組合裝置3分別給冗余處理-智能控制器裝置2、電源-運(yùn)行-故障指示燈裝置4供電，控制開關(guān)組合裝置3控制信號(hào)再分別與冗余處理-智能控制器裝置2、1#變頻器5、1#交流接觸器6、2#變頻器8、2#交流接觸器9連接；二路壓力測(cè)量的遠(yuǎn)程壓力表P1、遠(yuǎn)程壓力表P2連接到冗余處理-智能控制器裝置2，冗余處理-智能控制器裝置2綜合壓力信號(hào)連接到1#變頻器5和2#變頻器8，冗余處理-智能控制器裝置2壓力狀態(tài)信號(hào)連接到電源-運(yùn)行-故障指示燈裝置4；1#變頻器5、2#變頻器8速度反饋信號(hào)連接到冗余處理-智能控制器裝置2；1#變頻器5、2#變頻器8狀態(tài)信號(hào)連接到冗余處理-智能控制器裝置2和電源-運(yùn)行-故障指示燈裝置4；1#顯示操作盤7與1#變頻器5相連；2#顯示操作盤10與2#變頻器8相連。

下面將通過(guò)附圖1對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

在水泵輸出端公共供水管道上安裝兩套測(cè)量管道水壓力裝置，采用遠(yuǎn)程壓力表方式，產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，可以直觀顯示當(dāng)前管道壓力值，采用滑動(dòng)電阻器方式三線制輸出信號(hào)，壓力低，電阻值小，壓力大，電阻值高，電阻值與管道壓力成線性比率。兩路遠(yuǎn)程壓力表分別通過(guò)帶屏蔽的三芯導(dǎo)線接到冗余處理-智能控制器裝置上。冗余處理-智能控制器裝置通過(guò)程序自動(dòng)判斷處理壓力信號(hào)。對(duì)于測(cè)量壓力故障，表現(xiàn)形式是壓力為0；信號(hào)不穩(wěn)定，波動(dòng)大，信號(hào)偏離正常范圍?？刂破鲗?shí)時(shí)能夠處理信號(hào)，若兩路測(cè)量信號(hào)均正常，通過(guò)平均法計(jì)算壓力信號(hào)做為輸出信號(hào)；若一路壓力信號(hào)故障，把另一路正常壓力信號(hào)做為輸出信號(hào)。冗余處理-智能控制器裝置把壓力信號(hào)作為壓力實(shí)際反饋信號(hào)輸出給變頻器用于PID控制。

1#、2#變頻器把電機(jī)及本身狀態(tài)信號(hào)反饋給冗余處理-智能控制器裝置，水泵故障如葉輪松動(dòng)、密封破壞，表現(xiàn)為管道水壓力明顯低于正常值；電機(jī)故障如相間短路、相間斷路、接地，變頻器分別表現(xiàn)為短路故障、輸出缺相故障、接地故障；變頻器本身故障一般有進(jìn)線電源故障、短路故障、輸出缺相故障、接地故障、控制盤丟失故障、硬件故障。冗余處理-智能控制器裝置通過(guò)變頻器提供的各種狀態(tài)信號(hào)綜合分析處理，能智能判斷設(shè)備處于是正常或故障狀態(tài)。1#、2#變頻器均正常時(shí)，先運(yùn)行1#變頻器，2#熱備；1#變頻器故障或1#變頻器滿轉(zhuǎn)速運(yùn)行，但管道實(shí)際壓力低于正常設(shè)定值50％，持續(xù)時(shí)間超過(guò)1分鐘，判斷水泵1故障，冗余處理-智能控制器裝置發(fā)出1#變頻器停止運(yùn)行信號(hào)給控制開關(guān)組合裝置，控制開關(guān)組合裝置給出信號(hào)斷開1#交流接觸器，1#變頻器停止運(yùn)行；2#變頻器故障或2#變頻器滿轉(zhuǎn)速運(yùn)行，但管道實(shí)際壓力低于正常設(shè)定值50％，持續(xù)時(shí)間超過(guò)1分鐘，判斷水泵2故障，冗余處理-智能控制器裝置發(fā)出2#變頻器停止運(yùn)行信號(hào)給控制開關(guān)組合裝置，控制開關(guān)組合裝置給出信號(hào)斷開2#交流接觸器，2#變頻器停止運(yùn)行；冗余處理-智能控制器裝置判斷確定停機(jī)后，發(fā)出另一路變頻器運(yùn)行信號(hào)給控制開關(guān)組合裝置，控制開關(guān)組合裝置給出信號(hào)先吸合交流接觸器，再啟動(dòng)變頻器運(yùn)行。電源-運(yùn)行-故障指示燈裝置顯示電源準(zhǔn)備好、運(yùn)行及故障狀態(tài)信號(hào)。冗余處理-智能控制器裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變頻器運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行時(shí)間，一路變頻器運(yùn)行達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時(shí)間后，自動(dòng)停止此路變頻器運(yùn)行，在另一路無(wú)故障的狀態(tài)下自動(dòng)啟動(dòng)另一路變頻器運(yùn)行；若另一路處于故障狀態(tài)，不進(jìn)行切換；定時(shí)輪換電機(jī)水泵運(yùn)行，能防止電機(jī)潮濕、水泵銹蝕等現(xiàn)象，保證每一路均處于正常狀態(tài)。

操作人員預(yù)先應(yīng)用顯示操作盤給1#、2#變頻器進(jìn)行程序組態(tài)，把實(shí)際電機(jī)參數(shù)輸入到變頻器參數(shù)組中，組態(tài)變頻器參數(shù)有：模擬量參數(shù)，數(shù)字量參數(shù)；PID控制參數(shù)—比例P、積分I、微分D；電機(jī)運(yùn)行方向參數(shù)；變頻器電源正常，運(yùn)行，故障，進(jìn)線電源缺相、過(guò)壓、欠壓，缺相、過(guò)流、短路等狀態(tài)信號(hào)參數(shù)；希望管道達(dá)到的壓力值設(shè)定到變頻器給定參數(shù)中。

壓力控制是PID控制器根據(jù)壓力設(shè)定值與壓力實(shí)際反饋值相比較，通過(guò)差值控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)居民用水量少時(shí)，壓力實(shí)際反饋值高于壓力設(shè)定值，此時(shí)PID控制器控制變頻器輸出使轉(zhuǎn)速減小，供水流量變小，使壓力實(shí)際反饋值降低，來(lái)達(dá)到原設(shè)定值；當(dāng)居民用水量大時(shí)，壓力實(shí)際反饋值低于壓力設(shè)定值，此時(shí)PID控制器控制變頻器輸出使轉(zhuǎn)速增大，供水流量變大，使壓力實(shí)際反饋值增高，來(lái)達(dá)到原設(shè)定值。若壓力實(shí)際反饋值與設(shè)定的壓力差值在設(shè)定的范圍內(nèi)(正常壓力范圍)，PID控制輸出保持不變，電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，電機(jī)轉(zhuǎn)速與壓力動(dòng)態(tài)平衡；當(dāng)居民用水量變化等因數(shù)使壓力實(shí)際反饋值變化時(shí)(超過(guò)正常液位范圍)，PID控制輸出值自動(dòng)改變，增大或減小，與壓力實(shí)際反饋值變化方向相反，達(dá)到新的控制動(dòng)態(tài)平衡，使壓力實(shí)際值恒定。

正常操作時(shí)，操作人員只需在空氣開關(guān)與熔斷器組合裝置中合上空氣開關(guān)，此時(shí)變頻器、控制開關(guān)組合裝置帶電，變頻器初始化運(yùn)行，顯示操作盤能正常顯示和設(shè)定壓力值。按下控制開關(guān)組合裝置的預(yù)控制按鈕，冗余處理-智能控制器裝置帶電，內(nèi)置程序初始化，正常測(cè)量管道壓力，變頻器狀態(tài)信號(hào)反饋到冗余處理-智能控制器裝置中；電源-運(yùn)行-故障指示燈裝置中的電源指示燈亮。按下控制開關(guān)組合裝置的主控制按鈕，啟動(dòng)變頻器，電機(jī)水泵控制系統(tǒng)全部智能化運(yùn)行。