專利名稱：多泵間歇式變流量恒壓供水控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及供水設(shè)備，尤其是涉及一種多泵間歇式變流量恒壓供水控制器。
背景內(nèi)容近幾年來，變頻恒壓供水在供水系統(tǒng)中發(fā)展很快，但在實際應(yīng)用中仍然存在較大的盲目性，超范圍的變頻調(diào)速使得節(jié)能效果不盡如人意。在工況相似的情況下，水泵電機的功率正比于水泵電機工作頻率的三次方，因此隨著轉(zhuǎn)速的下降，軸功率會急劇下降。但若電機輸出功率過度偏移額定功率或工作頻率過度偏移工頻，都會使電機效率下降過快，最終都影響到整個水泵機組的效率。一般認(rèn)為，變頻調(diào)速不宜低于額定轉(zhuǎn)速的50％，最好處于75％--100％之間。而在夜間7小時(22:00-5:00)，變頻給水設(shè)備依靠水泵低速運轉(zhuǎn)來保證管網(wǎng)恒壓，變頻調(diào)速一般都低于額定轉(zhuǎn)速的40％--50％。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種多泵間歇式變流量恒壓供水控制器，它通過控制變頻器實現(xiàn)多臺大功率水泵電機軟啟動和軟切換，并能均衡各臺水泵的平均工作時間從而延長水泵的睡眠時間和壽命，具有降低水泵損耗、最大限度節(jié)能、自動化程度高的優(yōu)點。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型包括變頻器、交流接觸器組、報警電路、液晶顯示屏和電源電路，特征是還包括中央處理器、可編程控制器、壓力信號輸入電路、邏輯信號輸入電路、交流接觸器驅(qū)動電路和變頻器控制電路。壓力信號輸入電路將水流量信號即水壓傳輸給中央處理器進行處理，中央處理器將處理結(jié)果一路傳輸給變頻器控制電路，控制變頻器進行變頻，從而控制水泵電機的轉(zhuǎn)速；另一路傳輸給交流接觸器驅(qū)動電路，驅(qū)動交流接觸器組，實現(xiàn)多臺水泵電機的電路切換；邏輯信號輸入電路將蓄水池的水位、真空泵真空度等邏輯信號傳輸給中央處理器進行處理，中央處理器將處理結(jié)果傳輸給變頻器和交流接觸器驅(qū)動電路，從而控制水泵電機的運行狀態(tài)(即是否運行)。
本實用新型還包括計算機通信接口電路，它通過計算機通信接口電路可與計算機連接，進行信息交流。
本實用新型還包括邊界掃描技術(shù)調(diào)試口仿真電路，它以邊界掃描技術(shù)調(diào)試口接口方式通過下載電纜與計算機連接，對可編程控制器進行在線編程。
本實用新型由于設(shè)計有中央處理器、可編程控制器、壓力信號輸入電路、邏輯信號輸入電路、交流接觸器驅(qū)動電路、變頻器控制電路、計算機通信接口電路和邊界掃描技術(shù)調(diào)試口仿真電路，它具有以下主要特點(1)、核心控制部件采用國際領(lǐng)先技術(shù)開發(fā)研制的中央處理器和發(fā)展成熟的可編程控制器，使用壽命長，自動化程度高；(2)、控制變頻器實現(xiàn)多臺大功率水泵電機的軟啟動、軟切換，對用戶電網(wǎng)和管網(wǎng)無沖擊，大大延長水泵、電機、管網(wǎng)和其它控制設(shè)備的壽命，避免水錘現(xiàn)象的發(fā)生；(3)、多臺水泵可定時循環(huán)交替運行，均衡了各臺水泵的平均工作時間，避免了水泵銹蝕“卡死”的可能；(4)、節(jié)電功能明顯，在無用水情況下，水泵睡眠時間長；水泵工作時，保證水泵工作在高效區(qū)；(5)、本實用新型具有“多用水、多耗電；少用水、少耗電；不用水、不耗電”功能；(6)、本實用新型綜合保護功能齊全，并有故障巡檢功能及故障自記錄功能。
(7)、本實用新型具有計算機通訊接口，易與智能電腦控制中心連接，實現(xiàn)智能大廈統(tǒng)一控制；(8)、液晶顯示，全自動無人工值守運行使用智能化編程控制，性能優(yōu)越，控制方式靈活，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定可靠。


圖1為本實用新型的電路框圖；圖2為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例并對照附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)說明。
本實用新型由變頻器、交流接觸器組1KM1、1KM2、2KM1、2KM2、3KM1、3KM2、中央處理器、可編程控制器、壓力信號輸入電路、變頻器控制電路、邏輯信號輸入電路、交流接觸器驅(qū)動電路、計算機通信接口電路、報警電路、液晶顯示屏LCM和電源電路組成。
中央處理器由單片機集成電路U8、晶振CY1、電容C7、C8、極性電容C21、電阻R30和復(fù)位開關(guān)RESET組成，晶振CY1和電容C7、C8構(gòu)成時鐘電路，晶振CY1的兩端分別接集成電路U8的時鐘端18、19腳，開關(guān)RESET、極性電容C21和電阻R30構(gòu)成復(fù)位電路，復(fù)位開關(guān)RESET的一端接電源VCC，另一端接集成電路U8的復(fù)位端9腳；單片機集成電路U8的數(shù)據(jù)信號端39--32腳接可編程控制器U2的數(shù)據(jù)信號端55、56、59、68、1、2、4、5腳，單片機集成電路U8的外部中斷輸入端12腳、外部時鐘輸入端14腳、讀寫端16腳分別接可編程集成電路U2的輸入輸出端7、8、9腳。
壓力信號輸入電路由模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路U7和電阻R9組成，模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路U7的信號輸入端1腳接用來測管網(wǎng)水壓力的傳感器的信號輸出端，數(shù)據(jù)信號輸出端2--5、14--17腳分別接單片機集成電路U8的數(shù)據(jù)信號輸入端1--8腳，模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路U7的中斷端9腳接單片機集成電路U8的輸出端13腳，模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路U7的讀寫控制端8、6腳均接單片機集成電路U8的輸出端15腳。
變頻器控制電路由數(shù)模轉(zhuǎn)換集成電路U11、功放集成電路U10A、U10B和電阻R10、R11組成，數(shù)模轉(zhuǎn)換集成電路U11的數(shù)據(jù)信號輸入端7--4、16--13腳分別接單片機集成電路U8的數(shù)據(jù)信號輸入端21--28腳，信號輸出端11、12腳、反饋端9腳分別接功放集成電路U10A的負(fù)輸入端2腳、正輸入端3腳、輸出端1腳，功放集成電路U10A的輸出端1腳與電阻R11串聯(lián)后接功放集成電路U10B的負(fù)輸入端6腳，功放集成電路U10B的正輸入端5腳接地，輸出端7腳接變頻器的電壓輸入端。
邏輯信號輸入電路由光電耦合器U13、接插件P1、電阻R3--R14、電容C9--C11及排阻RP2組成，接插件P1的信號端2腳依次與電阻R3、R6串聯(lián)后接光電耦合器U13的信號輸入端1腳，接插件P1的信號端3腳依次與電阻R4、R7串聯(lián)后接光電耦合器U13的信號輸入端3腳，接插件P1的信號端4腳依次與電阻R5、R8串聯(lián)后接光電耦合器U13的信號輸入端5腳，光電耦合器U13的信號輸出端12、14、16腳分別接編程控制器U2的信號輸入端14、13、10腳。邏輯信號輸入電路可用來輸入前端蓄水池水位信號(T AK)、水泵真空度信號(VCM)以及預(yù)留的邏輯輸入信號(PGIO)(如可作為水泵故障輸入信號)等邏輯信號。
交流接觸器驅(qū)動電路由光電耦合器U12、U14和電阻R15--R22組成，可編程控制器U2的繼電器控制信號端15、17、18、20、22、23、24、25腳分別接光電耦合器U12的信號輸入端1、3、5、7腳和光電耦合器U14的信號輸入端1、3、5、7腳，光電耦合器U12的信號輸出端16、14、12、10腳和光電耦合器U14的信號輸出端16、14、12、10腳分別接繼電器K1-K8的線圈，繼電器K1-K6的開關(guān)節(jié)點控制交流接觸器1KM1、1KM 2、2KM1、2KM2、3KM1、3KM2的吸合，繼電器K7-K8控制報警電路。
計算機通信接口電路由接口集成電路U9、電容C2、C6和接插件P2組成，單片機集成電路U8的串行輸入端口10腳、串行輸出端口11腳分別與接口集成電路U9的信號端13、8腳連接。
可編程控制器電路由可編程集成電路U2、存儲器U6、晶振CY2、電阻R2、排阻RP1和接插件P3組成，晶振CY2和電阻R2構(gòu)成時鐘電路，晶振CY2的電源端14腳接電源VCC，接地端7腳接地，時鐘端8腳經(jīng)電阻R2下拉后，接可編程集成電路U2的時鐘端67腳，存儲器U6的雙向數(shù)據(jù)輸入輸出端口5腳、時鐘端口6腳分別接可編程集成電路U2的輸入輸出端口51、52腳。
液晶顯示電路由可編程集成電路U2和液晶顯示屏LCM組成，可編程集成電路U2的信號輸出端27、41、44、45、46、28、29、30、32、33、36、39、40腳分別接液晶顯示屏LCM的顯示控制端6、16、5、4、3腳和顯示點陣驅(qū)動端7-14腳。
邊界掃描技術(shù)調(diào)試口(JTAG)仿真電路由可編程集成電路U2、排阻RP1和接插件P3組成，可編程集成電路U2的時鐘信號輸入50腳、串行數(shù)據(jù)輸出端57腳、串行數(shù)據(jù)輸入端12腳和方式選擇端19腳分別與接插件P3的接點1、。3、5、9腳連接。
電源電路由穩(wěn)壓集成電路U4、U5、整流塊U1、U2及其它電容組成，電源電路分別輸出+5V的VCC電壓、+24V電壓，供給其它電路。
使用用法壓力信號同時要作為爆管報警的信號源，當(dāng)管網(wǎng)的壓力突然下降，而出水的流量超過正常值時，本實用新型將由報警電路發(fā)出報警，并記錄報警信息。
1、起動程序光電耦合器U13通過邏輯信號輸入電路檢測蓄水池的水位和真空泵真空度形成信號，將檢測信號送至可編程集成電路U2，如果水位達(dá)到起泵水位，并且真空度形成，則允許程序起動水泵，否則不允許程序起動水泵，可編程集成電路U2輸出信號至光電耦合器U14吸合繼電器K7報警，并且可編程集成電路U2記錄報警信息(可編程)。
2、投泵程序可編程集成電路U2輸出信號至光電耦合器U12吸合繼電器K1，允許變頻器變頻起動水泵M1。當(dāng)變頻器升到50Hz，而模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路U7通過模擬信號輸入電路采集的管網(wǎng)壓力送入單片機集成電路U8、可編程集成電路U2計算分析，如仍低于壓力設(shè)定值時，可編程邏輯電路U2將開始計時，在規(guī)定時間內(nèi)，若管網(wǎng)壓力達(dá)到設(shè)定壓力值，則放棄計時，單片機集成電路U8、可編程集成電路U2將信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換集成電路U11、功放集成電路U10A、U10B轉(zhuǎn)換后送至變頻器的電壓輸入端，繼續(xù)變頻調(diào)壓；如果在規(guī)定時間內(nèi)，管網(wǎng)壓力仍低于壓力設(shè)定值，則可編程集成電路U2輸出信號至光電耦合器U12釋放繼電器K1，吸合繼電器K2，切除變頻器，將水泵M1切換至工頻。
3、切泵程序當(dāng)變頻器降低至25Hz，而模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路U7通過模擬信號輸入電路采集的管網(wǎng)壓力送入單片機集成電路U8、可編程集成電路U2計算分析，如仍高于壓力設(shè)定值時，可編程邏輯電路U2開始計時，在規(guī)定時間內(nèi)，若管網(wǎng)壓力降低至壓力設(shè)定值，則放棄計時，單片機集成電路U8、可編程集成電路U2將信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換集成電路U11、功放集成電路U10A、U10B轉(zhuǎn)換后送至變頻器的電壓輸入端，繼續(xù)變頻調(diào)壓；如果在規(guī)定時間內(nèi)，管網(wǎng)壓力仍高于壓力設(shè)定值，可編程邏輯電路U2輸出信號至U12釋放繼電器K2，將切除工頻運行的水泵M1，同時單片機集成電路U8、可編程集成電路U2送至變頻器的電壓信號加大，使得變頻器的頻率升高，以滿足管網(wǎng)壓力要求。
4、投切順序泵的投切將遵循先投先切，先切先投的切換控制方式。
5、故障時當(dāng)水泵出現(xiàn)故障后，可編程邏輯電路U2將其從切換隊列中退出，以便維修，而系統(tǒng)仍在全自動控制方式下運行，實現(xiàn)變頻恒壓變流量供水。
6、間歇式晚上11:00到次日凌晨5點(供水控制器內(nèi)部時鐘控制計時)，用戶用水少，可以自動實現(xiàn)所有水泵停止工作，只由供水控制器監(jiān)控管網(wǎng)壓力，可實現(xiàn)夜間七小時水泵不工作，以達(dá)到節(jié)省電能的目的。偶爾夜間用水大，供水控制器可以檢測管網(wǎng)壓力自動起動水泵；夜間預(yù)先設(shè)定壓力值如0.6Mpa停泵0.5Mpa起泵(或更低)，變頻器工作頻率迅速升到50Hz白天(用戶可設(shè))如果用水量少(即只帶一臺水泵)，而且變頻器所帶的水泵的頻率低于25Hz且時間超過180秒，就停止該水泵；停泵時間不得少于180秒(或更長)，既避免追隨現(xiàn)象，又節(jié)省電能。
權(quán)利要求1.一種多泵間歇式變流量恒壓供水控制器，包括變頻器、交流接觸器組(1KM1、1KM2、2KM1、2KM2、3KM1、3KM2)、報警電路、液晶顯示屏(LCM)和電源電路，其特征在于還包括中央處理器、可編程控制器、壓力信號輸入電路、變頻器控制電路和交流接觸器驅(qū)動電路，其中中央處理器由單片機集成電路(U8)、晶振(CY1)、電容(C7、C8)、極性電容(C21)、電阻(R30)和復(fù)位開關(guān)(RESET)組成，晶振(CY1)和電容(C7、C8)構(gòu)成時鐘電路，晶振(CY1)的兩端分別接集成電路(U8)的時鐘端(18、19)腳，開關(guān)(RESET)、極性電容(C21)和電阻(R30)構(gòu)成復(fù)位電路，復(fù)位開關(guān)(RESET)的一端接電源VCC，另一端接集成電路(U8)的復(fù)位端(9)腳；單片機集成電路(U8)的數(shù)據(jù)信號端(39-32)腳接可編程控制器(U2)的數(shù)據(jù)信號端(55、56、59、68、1、2、4、5)腳，單片機集成電路(U8)的外部中斷輸入端(12)腳、外部時鐘輸入端(14)腳、讀寫端(16)腳分別接可編程集成電路(U2)的輸入輸出端(7、8、9)腳；壓力信號輸入電路由模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路(U7)和電阻(R9)組成，模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路(U7)的信號輸入端(1)腳接用來測管網(wǎng)水壓力的傳感器的信號輸出端，數(shù)據(jù)信號輸出端(2-5、14-17)腳分別接單片機集成電路(U8)的數(shù)據(jù)信號輸入端(1-8)腳，模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路(U7)的中斷端(9)腳接單片機集成電路(U8)的輸出端(13)腳，模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路(U7)的讀寫控制端(8、6)腳均接單片機集成電路(U8)的輸出端(15)腳；變頻器控制電路由數(shù)模轉(zhuǎn)換集成電路(U11)、功放集成電路(U10A、U10B)和電阻(R10、R11)組成，數(shù)模轉(zhuǎn)換集成電路(U11)的數(shù)據(jù)信號輸入端(7-4、16-13)腳分別接單片機集成電路(U8)的數(shù)據(jù)信號輸入端(21-28)腳，信號輸出端(11、12)腳、反饋端(9)腳分別接功放集成電路(U10A)的負(fù)輸入端(2)腳、正輸入端(3)腳、輸出端(1)腳，功放集成電路(U10A)的輸出端(1)腳與電阻(R11)串聯(lián)后接功放集成電路(U10B)的負(fù)輸入端(6)腳，功放集成電路(U10B)的正輸入端(5)腳接地，輸出端(7)腳接變頻器的電壓輸入端；交流接觸器驅(qū)動電路由光電耦合器(U12、U14)和電阻(R15-R22)組成，可編程控制器(U2)的繼電器控制信號端(15、17、18、20、22、23、24、25)腳分別接光電耦合器(U12)的信號輸入端(1、3、5、7)腳和光電耦合器(U14)的信號輸入端(1、3、5、7)腳，光電耦合器(U12)的信號輸出端(16、14、12、10)腳和光電耦合器(U14)的信號輸出端(16、14、12、10)腳分別接繼電器(K1-K8)的線圈，繼電器(K1-K6)的開關(guān)節(jié)點控制交流接觸器(1KM1、1KM 2、2KM1、2KM2、3KM1、3KM2)的吸合，繼電器(K7-K8)控制報警電路；可編程控制器電路由可編程集成電路(U2)、存儲器(U6)、晶振(CY2)、電阻(R2)、排阻(RP1)和接插件(P3)組成，晶振(CY2)和電阻(R2)構(gòu)成時鐘電路，晶振(CY2)的電源端(14)腳接電源VCC，接地端(7)腳接地，時鐘端(8)腳經(jīng)電阻(R2)下拉后，接可編程集成電路(U2)的時鐘端(67)腳，存儲器(U6)的雙向數(shù)據(jù)輸入輸出端口(5)腳、時鐘端口(6)腳分別接可編程集成電路(U2)的輸入輸出端口(51、52)腳。
2.如權(quán)利要求1所述多泵間歇式變流量恒壓供水控制器，其特征在于還包括邏輯信號輸入電路，邏輯信號輸入電路由光電耦合器(U13)、接插件(P1)、電阻(R3-R14)、電容(C9-C11)及排阻(RP2)組成，接插件(P1)的信號端(2)腳依次與電阻(R3、R6)串聯(lián)后接光電耦合器(U13)的信號輸入端(1)腳，接插件(P1)的信號端(3)腳依次與電阻(R4、R7)串聯(lián)后接光電耦合器(U13)的信號輸入端(3)腳，接插件(P1)的信號端(4)腳依次與電阻(R5、R8)串聯(lián)后接光電耦合器(U13)的信號輸入端(5)腳，光電耦合器(U13)的信號輸出端(12、14、16)腳分別接編程控制器U2的信號輸入端(14、13、10)腳。
3.如權(quán)利要求1或2所述多泵間歇式變流量恒壓供水控制器，其特征在于還包括計算機通信接口電路，計算機通信接口電路由接口集成電路(U9)、電容(C2、C6)和接插件(P2)組成，單片機集成電路(U8)的串行輸入端口(10)腳、串行輸出端口(11)腳分別與接口集成電路(U9)的信號端(13、8)腳連接。
4.如權(quán)利要求1或2所述多泵間歇式變流量恒壓供水控制器，其特征在于邊界掃描技術(shù)調(diào)試口仿真電路由可編程集成電路(U2)、排阻(RP1)和接插件(P3)組成，可編程集成電路(U2)的時鐘信號輸入(50)腳、串行數(shù)據(jù)輸出端(57)腳、串行數(shù)據(jù)輸入端(12)腳和方式選擇端(19)腳分別與接插件(P3)的接點(1、3、5、9)腳連接。
專利摘要本實用新型公開了一種多泵間歇式變流量恒壓供水控制器，它包括變頻器、交流接觸器組、報警電路、液晶顯示屏和電源電路，特征是還包括中央處理器、可編程控制器、壓力信號輸入電路、邏輯信號輸入電路、交流接觸器驅(qū)動電路和變頻器控制電路。本實用新型還包括計算機通信接口電路和邊界掃描技術(shù)調(diào)試口仿真電路。本實用新型通過控制變頻器實現(xiàn)多臺大功率水泵電機軟啟動和軟切換，并能均衡各臺水泵的平均工作時間從而延長水泵的睡眠時間和壽命，具有降低水泵損耗、最大限度節(jié)能、自動化程度高、用水、多耗電；少用水、少耗電；不用水、不耗電的優(yōu)點。
文檔編號G05B15/02GK2782784SQ200520039368
公開日2006年5月24日 申請日期2005年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月29日
發(fā)明者李安 申請人:李安