泵群自动协调控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及多泵协调工作的自动控制方法，具体涉及一种能够实现多泵的协调控 制以及多泵与进水量变化联动控制的泵群自动协调控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着排水设备及控制设备向集群化、自动化方向发展，自动化控制与泵群排水方 式落后的矛盾越来越突出。现有泵群自动控制技术中，首先依靠传感器对液位高度的监测， 将监测液位值传输给控制器，控制器根据液位高度监测值与设定值进行比较，然后根据差 值发出控制信号驱动泵群排水，控制液位在设置范围内。但现有技术不能够对液位变化速 率进行及时反应，并根据该变化速率协调泵群。
[0003] 如申请号为200920009081. 6,申请日为2009年03月25日，授权公告日为2010年 06月02日的中国实用新型专利公开了集群泵站自动化远程控制及节能系统，该说明书中 指出："当水池进水量增大时，液位测量变速器发出液位上升信号，并将此信号通过电信号 传送给变频器，使变频器输出频率增大，水泵电机转速上升，出水量相应增大，从而保持了 集水池液位相应的稳定；对于2#泵（2)，3#泵（3)，4#泵（4)不可能都同时运行，因此要定 期进行切换"。虽然该方法可以根据进水量变化控制水泵出水量，并可以实现以液位作为控 制量的泵群控制，但无法实现多个泵的协调控制以及多个泵与进水量变化的联动控制。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够实现多泵的协调控制以及多泵与进 水量变化联动控制的泵群自动协调控制方法。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] 泵群自动协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] 设定液位高度的控制目标量h。值、采样周期t和液位高度变化速率阈值ε，设置 PLC控制器根据采样周期t，读取液位传感器所采集的实际液位高度hx的值，PLC控制器计 算实际液位高度h x与控制目标量h。的差值e ;PLC控制器根据差值e进行均流分段控制，控 制水泵的导通个数；PLC控制器根据采样周期t内实际液位高度匕值的变化计算液位高度 变化速率α，根据液位高度变化速率α对PLC控制器所输出同步PWM波形的占空比6进 行同步变流控制，通过占空比6的变化实现对水泵排水量大小的控制，从而实现对液位高 度的控制。
[0008] 所述PLC控制器根据差值e进行均流分段控制，控制水泵的导通个数；所述均流分 段控制是对差值e进行判断，当e〈0时，所有水泵停止工作；当NXh/(n+1) >e彡（N-I) Xh。/ (n+1)时，同时启动N个水泵，其中：h。为液位控制目标量，η为水泵总个数，N为自然数；当 N取值超过η时，即e多h。时，同时启动η个水泵；
[0009] 所述同步PWM是指PLC控制器用于控制所有水泵PWM信号的占空比6同步变化。
[0010] 所述均流分段控制是将液位差值e的大小分为多个区段，液位差值e处于不同区 段时，同时启动的水泵个数不同，可使达到根据差值e大小协调启动泵个数的效果。
[0011] 所述PLC控制器根据采样周期t内实际液位高度匕值的变化计算液位高度变化速 率α，根据液位高度变化速率α对PLC控制器所输出同步PWM波形的占空比6进行同步 变流控制，所述同步PWM是指PLC控制器用于控制所有水泵PWM信号的占空比6同步变化， 所述同步变流控制是对液位高度变化速率α进行判断，当NX εΛη+1)>α彡（N-I)X ε/ (η+1)时，同步PWM占空比6 =〇+^父（1-〇八11+1)]，其中々为自然数，11为水泵总个数， C为同步PWM占空比初始值，ε为液位高度变化速率阈值；当α多ε时，同步PWM占空比 6 = 1 ;当α〈〇时，同步PWM占空比6 = C ;通过同步PWM占空比6的变化实现对水泵排 水量大小的控制，从而实现对液位高度的控制。
[0012] 本发明的效果是：同步变流控制方法充分考虑了实际液位高度变化速率α，根据 设定的液位高度变化速率阈值ε，将液位高度变化速率分为多个区段，实际液位高度变化 速率α处于不同区段时，PLC控制器所输出同步PWM波形的占空比6进行相应的变化，以 适应液位高度变化速度；同步变流控制方法可以实现根据液位高度变化速率α控制水泵 排水量的大小，在液位上升的时候实现加速排水，在液位下降时实现节能排水。
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
【附图说明】
[0014] 附图是本发明的流程框图。
【具体实施方式】
[0015] 泵群自动协调控制方法应用于由4个水泵（1#水泵、2#水泵、3#水泵、4#水泵）构 成泵群排水系统；
[0016] 首先设定液位高度的控制目标量h。值，液位传感器实时监测实际液位高度h ,的 值，设置采样周期t和液位高度变化速率阈值ε，PLC控制器根据采样周期t读取液位传感 器所采集的实际液位高度h x的值，PLC控制器计算实际液位高度h x与控制目标量h。的差值 e ；
[0017] PLC控制器根据差值e进行均流分段控制，控制水泵的导通个数；所述均流分段 控制是对差值e进行判断，当e〈0时，所有水泵停止工作；当NXh/Oi+Dk彡（N-I) Xh。/ (n+1)时，同时启动N个水泵，其中：h。为液位控制目标量，η为水泵总个数，N为自然数；当 N取值超过η时，即e多h。时，同时启动η个水泵（参见附图）；本实施例中具有4个水泵， η = 4,因此，均流分段控制方式如下：
[0018] 当e〈0时，所有水泵停止工作；当彡0时，启动1#水泵；当21ν/5>Θ彡h Q/5 时，启动1#水泵、2#水泵，两个水泵同时工作；当31ν/5>Θ多此。/5时，启动1#水泵、2#水 泵、3#水泵，三个水泵同时工作；当41ν/5>Θ多311。/5时，启动1#水泵、2#水泵、3#水泵、4# 水泵，四个水泵同时工作；当e多h。时，同时启动1#水泵、2#水泵、3#水泵、4#水泵，四个水 泵同时工作，具体如表1所示；
[0019] 表1均流分段控制表
[0020]
【主权项】
1. 泵群自动协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 设定液位高度的控制目标量h。值、采样周期t和液位高度变化速率阈值e，设置PLC 控制器根据采样周期t，读取液位传感器所采集的实际液位高度hx的值，PLC控制器计算实 际液位高度h x与控制目标量h。的差值e ;PLC控制器根据差值e进行均流分段控制，控制水 泵的导通个数；PLC控制器根据采样周期t内实际液位高度\值的变化计算液位高度变化 速率a，根据液位高度变化速率a对PLC控制器所输出同步PWM波形的占空比6进行同 步变流控制，通过占空比6的变化实现对水泵排水量大小的控制，从而实现对液位高度的 控制。
2. 根据权利要求1所述的、泵群自动协调控制方法，其特征在于所述PLC控制器根据差 值e进行均流分段控制，控制水泵的导通个数；所述均流分段控制是对差值e进行判断，当 e〈0时，所有水泵停止工作；当NXh/Oi+Dk彡（N-DXh/Oi+l)时，同时启动N个水泵， 其中：h。为液位控制目标量，n为水泵总个数，N为自然数；当N取值超过n时，即e彡h。时， 同时启动n个水泵。
3. 根据权利要求1或2所述的泵群自动协调控制方法，其特征在于所述同步PWM是指 PLC控制器用于控制所有水泵PWM信号的占空比6同步变化。
4. 根据权利要求1或2所述的泵群自动协调控制方法，其特征在于所述均流分段控制 是将液位差值e的大小分为多个区段，液位差值e处于不同区段时，同时启动的水泵个数不 同，可使达到根据差值e大小协调启动泵个数的效果。
5. 根据权利要求1或2所述的泵群自动协调控制方法，其特征在于所述PLC控制器根 据采样周期t内实际液位高度匕值的变化计算液位高度变化速率a，根据液位高度变化速 率a对PLC控制器所输出同步PWM波形的占空比6进行同步变流控制，所述同步PWM是 指PLC控制器用于控制所有水泵PWM信号的占空比6同步变化，所述同步变流控制是对液 位高度变化速率a进行判断，当NX e An+l)>a彡（N-l) X e An+l)时，同步PWM占空比 6 = C+[NX (l-CV(n+l)]，其中：N为自然数，n为水泵总个数，C为同步PWM占空比初始 值，e为液位高度变化速率阈值；当a多e时，同步PWM占空比6 = 1 ;当a〈〇时，同步 PWM占空比6 =C;通过同步PWM占空比6的变化实现对水泵排水量大小的控制，从而实 现对液位高度的控制。
【专利摘要】一种能够实现多泵的协调控制以及多泵与进水量变化联动控制的泵群自动协调控制方法。本发明的技术方案是：设定液位高度的控制目标量ho值，PLC控制器根据采样周期t读取液位传感器所采集的实际液位高度hx的值，并计算液位高度hx与控制目标量ho的差值e，PLC控制器根据差值e进行均流分段控制，控制水泵的导通个数，并根据液位高度变化速率α对PLC控制器所输出同步PWM波形的占空比б进行同步变流控制，实现对水泵排水量大小的控制。
【IPC分类】F04B49-06
【公开号】CN104612953
【申请号】CN201510029842
【发明人】吴方圆, 张云星, 薛原, 任光宋, 孟家庆, 郑进城
【申请人】南宁苏格尔科技有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月21日