一种基于物联网的变频恒压供水智能控制系统技术方案

本实用新型专利技术属于恒压供水技术领域，涉及一种基于物联网的变频恒压供水智能控制系统。该变频恒压供水智能控制系统，包括物联网远程监控终端、远程网络通讯连接设备、PLC控制设备、变频器、液位传感器、压力变送器、电接点压力表、稳压罐、电动蝶阀；物联网远程监控终端与远程网络通讯连接设备的GPRS调制解调器通过GPRS网络以及互联网通信连接；远程网络通讯连接设备的GPRS调制解调器通过RS232串口与PLC控制设备连接，SIM卡插在GPRS调制解调器的SIM插槽内。PLC控制设备的另一端分别外接变频器、液位传感器、压力变送器、电接点压力表、稳压罐、电动蝶阀。变频器由主电路供电，连接泵组并调节其转速。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的变频恒压供水智能控制系统
本技术属于恒压供水
，涉及一种基于物联网的变频恒压供水智能控制系统。
技术介绍
在水资源和电能短缺的背景下，长期以来在高层建筑供水技术方面自动化程度一直比较低，主要表现在造成能源浪费和设备损伤。在传统恒速泵加气压罐的供水方式中，通过监测罐内压力来控制泵的开、停。气压罐方式依靠压力罐中的压缩空气送水，气压罐配套水泵运行时，水泵在额定转速、额定流量的条件下工作。当系统所需水量下降时，供水压力超出系统所需要的压力从而造成能量的浪费。同时水泵使用工频启动，且启动频繁，又会造成一定的能耗。而变频恒压供水系统可实现水泵电机无极调速，使供水压力与系统所需水压大致相等，节省能量，同时变频器对水泵采取软启动，启动冲击电流小，恒压供水系统运行稳定，调节范围大。另外，对供水系统安全的监控多数只停留在现场阶段，各供水单元之间无法传达运行状况信息，无法及时的根据异地供水单元的故障来找到解决和防范的措施，提高安全性。就上述问题，我们有必要开发一套既能够对供水系统的运行进行平稳、可靠的控制，又能够集中地对多地供水单元的运行状态进行远程、实时、有效监控的控制系统。
技术实现思路
为了克服现有供水系统的不足，提供一种基于物联网的变频恒压供水智能控制系统，可实现对于高层建筑供水系统的恒压控制和对供水系统各单元的远程监控，实时反馈各单元的运行状况，及早获悉故障信息，确保居民用水水压和流量实时保持在最优范围内，不出现水压过高或过低及空抽等损坏设备的现象。使供水系统更加节电节水，安全可靠，可实时监控。一种基于物联网的变频恒压供水智能控制系统，包括物联网远程监控终端1、远程网络通讯连接设备2、PLC控制设备3、变频器4、液位传感器5、压力变送器6、电接点压力表7、稳压罐8、电动蝶阀9；物联网远程监控终端1与远程网络通讯连接设备2的GPRS调制解调器通过GPRS网络以及互联网通信连接；远程网络通讯连接设备2的GPRS调制解调器通过RS232串口与PLC控制设备3连接，SIM卡插在GPRS调制解调器的SIM插槽内。PLC控制设备3的另一端分别外接变频器4、液位传感器5、压力变送器6、电接点压力表7、稳压罐8和电动蝶阀9。变频器4由主电路供电，连接泵组10并调节其转速。一种基于物联网的变频恒压供水智能控制系统的控制方法，该变频恒压供水智能控制系统的控制部分分为下位机变频自动运行控制程序和上位机检测监控程序。下位机变频自动运行控制程序选择梯形图作为PLC编程语言，上位机检测监控程序是基于LabVIEW平台开发的。变频恒压供水系统能实现全自动运行、手动控制运行、远程监控。下位机变频恒压供水系统的控制程序分为主程序和中断子程序。主程序就是对整个变频恒压供水系统全自动工作的设计；子程序起着中断的作用，用于调节工作频率，使其稳定在设定值附近。主程序模块在系统即将运行前进行初始化，对系统内各个部分的当前状态进行检测故障，若无故障，系统继续向下运行。若有故障，系统回到初始化步骤接着对各个参数进行处理。在初始化完成之后是对水箱液位的检测，直到满足要求后进行下一步。在开启水泵之前要检测运行时间，到达10S才可以开始进行供水，到达时间1号水泵开始变频运行供水，此时2号水泵是停止状态。从1号水泵运行开始，系统检测1号水泵运行时间，到达2h设定值后1号水泵停止，2号水泵依然为停止状态。此时检测换泵时间，到达10S后2号水泵开始进行工作，1号水泵则停止工作。2号水泵从工作开始到达2h的给定时间后，停止工作，此时1号水泵依然没有工作。系统检测换泵时间，到达10S后，1号水泵再次启动运行，2号水泵为停止状态。即整个系统的主运行流程。两台水泵互相交替运行，之间设有互锁，不能同时工作。中断子程序是检测变频器的频率是否满足设定值。首先通过压力变送器检测压力，看是否达到设定值。若达到设定值，将检测值给变频器并减0.5Hz，判断此时频率是否小于频率下限，不小于直接给变送器，小于将频率设为0Hz给变频器；若未达到设定值，将检测值加0.5Hz，判断此时频率是否大于频率上限，不大于直接给变频器，大于将频率设为50Hz给变频器。上位机检测监控程序实现与下位机的通信，即通过人机界面来设置相关参数并实时显示每个环节参数的变化是否正常，如供水超高压、出水压力、电机频率、电机运行时间这些重要的参数。此外监控画面还形象地呈现稳压罐的水量以及水泵叶轮的转动情况。本技术的优点及效果是：(1)采用基于物联网的远程控制技术，不受地域限制，能汇聚系统各单元安全信息，并对其进行统一监控，减轻了工作人员的劳动强度，便于离线监控。(2)采用变频调速加稳压系统的控制方式，实现对水泵机组的实时最优调速，使系统更节能、安全。有效解决了传统恒速泵加气压罐控制方式精确度和稳定性差的问题。附图说明图1为本技术总体结构图。图2为本技术的变频恒压供水控制系统结构图。图3为本技术执行机构电路原理图。图4为本技术控制机构电路原理图。图5为本技术的PLC控制设备接线图。图6为本技术的变频器接线图。图7为本技术的主程序流程图。图8为本技术的子程序流程图。图9为上位机参数设置界面。图10为上位机监控界面。图中：1物联网远程监控终端；2远程网络通讯连接设备；3PLC控制设备；4变频器；5液位传感器；6压力变送器；7电接点压力表；8稳压罐；9电动蝶阀；10泵组。具体实施方式下面结合技术方案和附图详细说明本技术的具体实施方式。(1)通过管理员的账号和密码进入物联网远程监控终端的触摸屏人机界面，进入参数设置界面，设置好相关参数后，运行供水系统；(2)设置GPRS调制解调器，使之处于数据发送状态，接收PLC控制设备经RS232串口传来的安全数据信息。(3)这些数据经过通讯处理程序的解包后，筛选出有用的数据，再封装成包，在经过调制解调器上的TCP/IP协议栈发送到GPRS网络上去。(4)连接在网络上的物联网远程监控终端就能够共享GPRS网络上的恒压供水系统安全数据信息，在监控终端上实时显示恒压供水系统运行状态监控画面。(5)一旦有异样情况发生时，监控终端会通过互联网和GPRS网络及时发送查询和控制命令给GPRS调制解调器，然后再由调制解调器做出数据处理并通过RS232接口和通信线发送到PLC控制设备根据此命令对供水系统故障处进行排查并调整相关参数进行控制。本技术变频恒压供水系统的主电路原理图分析：图3中2台电机M1、M2，分别带动水泵1#、2#交替运行，每一台都能单独实现自动运行和手动运行，两台电机由一台变频器控制自动运行。接触器KM2、KM3别控制M1、M2的变频调速下的自动运行；接触器KM4、KM5分别控制M1、M2的工频手动运行；KH1、KH2分别为两台水泵电机过载保护用的热继电器；FU为主电路的熔断器。在系统通电之后，旋钮调到自动运行，接触器KM1闭合，变频器通电，此时KM4、KM5为断开状态，KM2得电导致接触器闭合，电机M1运行，此时系统工作在自动运行状态下。同理，若KM3得电导致接触器闭合，电机M2运行，此时系统也是工作在自动状态，KM2、KM3在控制电路中设置了互锁，绝不会同时运行。若系统在通电后，旋钮调到手动运行，KM1不得电，所以变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的变频恒压供水智能控制系统，其特征在于，包括物联网远程监控终端(1)、远程网络通讯连接设备(2)、PLC控制设备(3)、变频器(4)、液位传感器(5)、压力变送器(6)、电接点压力表(7)、稳压罐(8)和电动蝶阀(9)；物联网远程监控终端(1)与远程网络通讯连接设备(2)的GPRS调制解调器通过GPRS网络以及互联网通信连接；远程网络通讯连接设备(2)的GPRS调制解调器通过RS232串口与PLC控制设备(3)连接，SIM卡插在GPRS调制解调器的SIM插槽内；PLC控制设备(3)由CPU224模块(11)和EM235扩展模块(12)构成；PLC控制设备(3)的另一端分别外接变频器(4)、液位传感器(5)、压力变送器(6)、电接点压力表(7)、稳压罐(8)和电动蝶阀(9)；变频器(4)由主电路供电，连接泵组(10)并调节其转速；泵组(10)分别有两台电机M1、M2(13)和1#、2#水泵(14)组成。

【技术特征摘要】
2016.04.22 CN 20162034800811.一种基于物联网的变频恒压供水智能控制系统，其特征在于，包括物联网远程监控终端(1)、远程网络通讯连接设备(2)、PLC控制设备(3)、变频器(4)、液位传感器(5)、压力变送器(6)、电接点压力表(7)、稳压罐(8)和电动蝶阀(9)；物联网远程监控终端(1)与远程网络通讯连接设备(2)的GPRS调制解调器通过GPRS网络以及互联网通信连接；远程网络通讯连接设备(2)的GPRS调制解调器通过RS232串口与PLC控制设备(3)连接，SIM卡插在GPRS调制解调器的SIM插槽内；PLC控制设备(3)由CPU224模块(11)和EM235扩展模块(12)构成；PLC控制设备(3)的另一端分别外接变频器(4)、液位传感器(5)、压力变送器(6)、电接点压力表(7)、稳压罐(8)和电动蝶阀(9)；变频器(4)由主电路供电，连接泵组(10)并调节其转速；泵组(10)分别有两台电机M1、M2(13)和1#、2#水泵(14)组成。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的变频恒压供水智能控制系统，其特征在于，变频器(4)输入端的三个端子R、S、T依次通过接触器KM1、断路器QF分别接入主电路LA、LB、LC由380V电压供电，其中断路器QF用于手动运行控制，变频器输入端子FWD和COM之间并联K1、K2的常开触点分别控制M1、M2正转，变频器输入端VS、GND与EM235模块中M0、V0连接，输入模拟量；变频器输出端故障点TA连接继电器K3的线圈，变频器故障时TA吸和，断开PLC中K3的触点，变频器输出端U、V、W通过两组接触器K...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英顺，何青，王德彪，陆涛，兴成宏，王绍鹏，赵黎辉，陶加云，龙飞宏，
申请(专利权)人：沈阳顺义科技有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21