基于PLC的不等量不同步恒压供水系统及其控制方法技术领域
本发明属于建筑供排水技术领域，具体涉及一种基于PLC的不等量不同步恒压供
水系统及其控制方法。
背景技术
城市管网的供水压一般只能保证6层以下楼房的用水，6层以上均需提升水压才能
满足用水需求。以前大多采用传统的水塔、水箱等设备，通过水泵提升水量至高出实际用水
的高度，增大了水泵的功率和能量损耗，而且设备占地广、投资较大，已经越来越不能满足
现代化的供水需求。
现有技术中常通过变频水泵来实现水压的调节，每个水泵均利用变频控制器来改
变水泵的转速，来调节水泵的流量和压力，变频控制器上一般都有闭环控制功能，可以根据
压力信号自动控制运行，达到恒压供水的一种供排水设备。全变频控制技术以三台工作泵
作为参照系统，目的是使所有水泵运行都在效率区。然而，现有技术中的变频水泵通常采用
等量同步的控制方式，控制水泵机组在效率区内，但其水泵机组的能耗较高，增大了供水系
统的运行成本，无法达到节能、节水的目的。
因此，鉴于上述问题有必要提供一种基于PLC的不等量不同步恒压供水系统及其
控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于PLC的不等量不同步恒压供水系统及其控制方
法。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种基于PLC的不等量不同步恒压供水系统，所述系统包括：
水泵机组，包括若干额定功率不同的变频水泵，每个变频水泵上连接有变频控制
器；
压力检测装置，用于检测用户管网内的水压；
PLC控制单元，用于根据压力检测装置检测到的水压控制水泵机组中的变频水泵
以不等量不同步的方式运行。
作为本发明的进一步改进，所述PLC控制单元包括：
A/D转换模块，用于将检测到的水压模拟量转换为电信号；
PID计算模块，用于对检测到的水压与预设水压阈值的差值进行PID计算；
D/A转换模块，用于将PID计算后的数字信号转换为水泵机组的控制信号，控制水
泵机组的运行方式。
作为本发明的进一步改进，所述水泵机组包括3个额定功率不同的变频水泵。
作为本发明的进一步改进，所述水泵机组中3个变频水泵的额定功率之比为1∶2∶
4。
本发明另一实施例提供的技术方案如下：
一种基于PLC的不等量不同步恒压供水系统的控制方法，所述控制方法包括：
S1、压力检测装置检测用户管网内的水压；
S2、将检测到的水压与预设水压阈值进行比较；
S3、根据比较结果控制各个变频水泵的开闭，并通过变频控制器控制各变频水泵
的运行频率，以对水泵机组进行不等量不同步的恒压控制。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2具体为：
将压力检测装置检测到的水压模拟量转化为电信号；
将检测到的水压与预设水压阈值进行比较，得到两者的差值，并将两者的差值进
行PID计算，得到计算后的数字信号；
将PID计算后的数字信号转换为水泵机组的控制信号。
作为本发明的进一步改进，所述水泵机组包括3个额定功率不同的变频水泵。
作为本发明的进一步改进，所述水泵机组中3个变频水泵的额定功率之比为1∶2∶
4。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3包括：
控制水泵机组中各变频水泵的运行数量及运行时间，使水泵机组不同步运行；
控制水泵机组中各变频水泵的运行频率，使水泵机组不等量运行。
本发明的有益效果是：
本发明中采用不同功率的水泵机组，并采用不等量不同步的全变频控制方式进行
控制，有效增大了供水系统的效率，能够达到节水、节能的目的；
通过PLC进行控制，简单方便，能够实现水泵的无级调速，从而使管网水压连续变
化。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式中基于PLC的不等量不同步恒压供水系统的模块示
意图；
图2为本发明一具体实施方式中PLC控制单元的模块示意图；
图3为本发明一具体实施方式中基于PLC的不等量不同步恒压供水系统的控制方
法的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并
不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的
变换均包含在本发明的保护范围内。
参图1所示，本发明一具体实施方式中的一种基于PLC的不等量不同步恒压供水系
统，其包括：
水泵机组10，包括若干额定功率不同的变频水泵，每个变频水泵上连接有变频控
制器，优选地，本实施方式中以3个变频水泵为例进行说明，分别为第一变频水泵11、第二变
频水泵12、及第三变频水泵13，第一变频水泵11、第二变频水泵12、及第三变频水泵13分别
通过第一变频控制器111、第二变频控制器121及第三变频控制器131控制其运行频率；
压力检测装置20，用于检测用户管网内的水压，压力检测装置可以为压力传感器
或压力变送器；
PLC控制单元30，用于根据压力检测装置20检测到的水压控制水泵机组10中的变
频水泵以不等量不同步的方式运行。
具体地，参图2所示，本实施方式中的PLC控制单元30包括：
A/D转换模块31，用于将检测到的水压模拟量转换为电信号；
PID计算模块32，用于对检测到的水压与预设水压阈值的差值进行PID计算；
D/A转换模块33，用于将PID计算后的数字信号转换为水泵机组的控制信号，控制
水泵机组的运行方式。
本实施方式中第一变频水泵11、第二变频水泵12、及第三变频水泵13的额定功率
之比为1∶2∶4，及第一变频水泵11的供水能力是第二变频水泵12的50％，第二变频水泵12的
供水能力是第三变频水泵13的50％。
本实施方式中的第一变频水泵11、第二变频水泵12、及第三变频水泵13是由第一
变频控制器111、第二变频控制器121及第三变频控制器131分别控制、可以进行变频调整的
水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。
在系统控制过程中，需要检测用户管网内的水压。管网水压信号反映的是用户管
网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。此信号是模拟信号，读入PLC控制单元30
时，需进行A/D转换。另外为加强系统的可靠性，还需对供水的上限压力和下限压力用电接
点压力表进行检测，检测结果可以送给PLC控制单元30，作为数字量输入。
恒压供水系统通过安装在用户供水管道上的压力检测装置20实时地测量参考点
的水压，检测管网出水压力，并将其转换为4～20mA的电信号，此检测信号是实现恒压供水
的关键参数。由于电信号为模拟量，故必须通过PLC控制单元30的A/D转换模块31才能读入
并与设定值进行比较，将比较后的偏差值通过PID计算模块32进行PID运算，再将运算后的
数字信号通过D/A转换模块33转换成模拟信号作为变频控制器的输入信号，控制变频控制
器的输出频率，从而控制电动机的转速，进而控制水泵的供水流量，最终使用户供水管道上
的压力恒定，实现工频-变频-工频的恒压供水。
另外，为了保证供水系统的稳定运行，各个变频控制器的功率需大于对应变频水
泵的功率，而不能小于或等于对应变频水泵的功率。
相应地，参图3所示，一种基于PLC的不等量不同步恒压供水系统的控制方法，具体
包括：
S1、压力检测装置检测用户管网内的水压；
S2、将检测到的水压与预设水压阈值进行比较；
S3、根据比较结果控制各个变频水泵的开闭，并通过变频控制器控制各变频水泵
的运行频率，以对水泵机组进行不等量不同步的恒压控制。
其中，步骤S2具体为：
将压力检测装置检测到的水压模拟量转化为电信号；
将检测到的水压与预设水压阈值进行比较，得到两者的差值，并将两者的差值进
行PID计算，得到计算后的数字信号；
将PID计算后的数字信号转换为水泵机组的控制信号。
进步一地，步骤S3包括：
控制水泵机组中各变频水泵的运行数量及运行时间，使水泵机组不同步运行；
控制水泵机组中各变频水泵的运行频率，使水泵机组不等量运行。
上述实施方式中每台变频水泵都配置变频控制器，第一变频水泵11、第二变频水
泵12、及第三变频水泵13的额定功率之比为1∶2∶4，这种组合方式扩大了水泵有效区的范
围，把原来的50％的下限扩大到12.5％。
等量同步全变频控制在效率区的范围为300～50，比值为6，而本实施方式中不等
量不同步全变频控制在效率区的范围为175～12.5(或300～25)，比值为14，其为等量同步
为两倍多(2.33倍)，能够达到节水、节能的目的。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明中采用不同功率的水泵机组，并采用不等量不同步的全变频控制方式进行
控制，有效增大了供水系统的效率，能够达到节水、节能的目的；
通过PLC进行控制，简单方便，能够实现水泵的无级调速，从而使管网水压连续变
化。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一
个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说
明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可
以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说
明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式
或变更均应包含在本发明的保护范围之内。