一种带有过载保护功能的凝结水液位控制系统的制作方法

本实用新型属于液位控制技术领域，具体涉及一种带有过载保护功能的凝结水液位控制系统。

背景技术：

随着近年来能源价格的不断攀升以及节能减排政策性要求的日益严格。蒸汽作为一种热能载体，广泛应用于化工行业生产中。蒸汽放热后变为近乎同温同压的饱和凝结水，含有的热量可达蒸汽全部热量的20％～30％，随着压力和温度越来越高，凝结水含有的热量就越多，然而在许多工业生产过程中都没有将凝结水回收，导致大量蒸汽排放在大气中，这种做法不仅浪费能源，还会因为高温蒸汽的二次闪蒸而污染环境。现阶段我国凝结水液位控制系统的主要问题是设计与开发的成本高，尤其是对电机机群的控制方案，大都是采用PLC模块作为数据收集传输和执行器，而且没有过载保护功能，不利于工业使用。

因此需要一种体积小、成本低的凝结水液位控制系统，能根据凝结水的实时液位信息控制水泵的启停和转速，可实现凝结水回收控制，并具有过载保护功能，避免水泵故障，实现及使用操作方便，有效的节约能源，降低环境污染，可应用在矿井、医院、化工厂等凝结水回收场合，或用于锅炉给水，提高了水资源的利用率。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种带有过载保护功能的凝结水液位控制系统，其结构简单、设计合理，能根据凝结水的实时液位信息控制水泵的启停和转速，可实现凝结水回收控制，并具有水泵过载保护功能，体积小、成本低，实现及使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种带有过载保护功能的凝结水液位控制系统，其特征在于：包括单片机、用于检测凝结水液位信息的液位传感器、用于将凝结水抽出水箱的水泵单元和用于采集水泵单元电流的电流反馈模块，所述单片机的输入端接有晶振电路、复位电路、电源电路和用于将液位传感器采集的液位模拟信息转化为数字信息的A/D转换电路，所述单片机的输出端接有显示模块、继电器模块和D/A转换电路，所述D/A转换电路与水泵单元之间依次接有频率信号调理电路、变频器和接触器模块，所述电流反馈模块的输出端与A/D转换电路的输入端相接，所述继电器模块的输出端与接触器模块的输入端相接，所述单片机接有通信模块，所述通信模块接有上位机，所述水泵单元包括第一水泵和第二水泵。

上述的一种带有过载保护功能的凝结水液位控制系统，其特征在于：所述A/D转换电路包括芯片ADC0809，所述芯片ADC0809的2-8引脚、2-7引脚、ALE引脚、START引脚、EOC引脚、O/E引脚和CLOCK引脚均与单片机相接。

上述的一种带有过载保护功能的凝结水液位控制系统，其特征在于：所述电流反馈模块包括电流互感器T1和整流桥D1，所述水泵为水泵M，所述电流互感器T1原边的一端与水泵M的正接线端相接，电流互感器T1原边的另一端接地，电流互感器T1副边的一端与整流桥D1的第4接线端相接，电流互感器T1副边的另一端与整流桥D1的第2接线端相接，所述整流桥D1的第1接线端分三路，一路与电容C1的一端相接，另一路与电容C5的一端相接，第三路与电感L1的一端相接，所述整流桥D1的第3接线端分五路，一路与电容C1的另一端相接，另一路与电容C5的另一端相接，第三路与电容C9的一端相接，第三路与电阻R6的一端相接，第5路与稳压二极管D5的阳极相接，所述电感L1的另一端与电阻R1的一端相接，所述电阻R1的另一端分两路，一路与电容C9的另一端相接，另一路与电阻R5的一端相接，所述电阻R5的另一端分三路，一路与电阻R6的另一端相接，另一路与稳压二极管D5的阴极相接，第三路经电阻R16与单片机相接。

上述的一种带有过载保护功能的凝结水液位控制系统，其特征在于：所述继电器模块包括光耦U1、光耦U2和用于连接接触器模块的接口P12，所述光耦U1的阳极与5V电源端相接，所述光耦U1的阴极经电阻R17与单片机相接，所述光耦U1的集电极与24V电源端相接，所述光耦U1的发射极与电阻R21的一端相接，所述电阻R21的另一端分两路，一路经电阻R22接地，另一路与三极管Q1的基极相接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极分两路，一路与二极管D11的阳极相接，另一路与继电器K1的第1接线端相接，所述二极管D11的阴极分两路，一路与24V电源端相接，另一路与继电器K1的第2接线端相接，所述继电器K1的静触点与接口P12的第1引脚相接，继电器K1的一个动触点悬空，继电器K1的另一个动触点与接口P12的第2引脚相接；所述光耦U2的阳极与5V电源端相接，所述光耦U2的阴极经电阻R18与单片机相接，所述光耦U2的集电极与24V电源端相接，所述光耦U2的发射极与电阻R19的一端相接，所述电阻R19的另一端分两路，一路经电阻R20接地，另一路与三极管Q2的基极相接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极分两路，一路与二极管D9的阳极相接，另一路与继电器K2的第1接线端相接，所述二极管D9的阴极分两路，一路与24V电源端相接，另一路与继电器K2的第2接线端相接，所述继电器K2的静触点与接口P12的第3引脚相接，继电器K2的一个动触点悬空，继电器K1的另一个动触点与接口P12的第4引脚相接。

上述的一种带有过载保护功能的凝结水液位控制系统，其特征在于：所述通信模块包括芯片MAX232，所述芯片MAX232的T2IN引脚和R2OUT引脚均与单片机相接。

上述的一种带有过载保护功能的凝结水液位控制系统，其特征在于：所述D/A转换电路包括芯片DAC0832，所述芯片DAC0832的CS引脚、WRI引脚、DI7引脚、DI6引脚、DI5引脚、DI4引脚、DI3引脚、DI2引脚、DI1引脚和DI0引脚均与单片机相接。

上述的一种带有过载保护功能的凝结水液位控制系统，其特征在于：所述频率信号调理电路包括芯片LM324，所述芯片LM324的OUT1引脚分两路，一路与芯片DAC0832的RFB引脚相接，另一路与电阻R33的一端相接，所述电阻R33的另一端分三路，一路经电容C45接地，另一路经电容C47接地，第三路与芯片LM324的IN2+引脚相接，所述芯片LM324的IN1+引脚与芯片DAC0832的IOUT2引脚相接，所述芯片LM324的IN1-引脚与芯片DAC0832的IOUT1引脚相接。

上述的一种带有过载保护功能的凝结水液位控制系统，其特征在于：所述单片机为单片机STC89C52。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单、设计合理，采用单片机替代传统液位检测和控制装置中常用的PLC模块，减小液位检测控制系统的体积和成本，并提高集成度。

2、本实用新型具有过载保护功能，当水泵运行时的电流值大于额定电流值时，启动过载保护，水泵停止工作，避免水泵故障，实现及使用操作方便，便于推广使用。

3、本实用新型通过液位传感器实时采集凝结水的液位信息，并根据凝结水的实时液位信息控制水泵的启停和转速，可实现凝结水回收控制，提高了水资源的利用率，自动化程度高。

4、本实用新型采用第一水泵和第二水泵配合工作的模式，避免凝结水过多来不及回收，并有效减轻单个水泵的负荷，使用效果好，

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，能根据凝结水的实时液位信息控制水泵的启停和转速，可实现凝结水回收控制，并具有水泵过载保护功能，体积小、成本低，实现及使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型单片机和A/D转换电路的电路连接图。

图3为本实用新型电流反馈模块和第一水泵的电路连接示意图。

图4为本实用新型继电器模块的电路原理图。

图5为本实用新型通信模块的电路原理图。

图6为本实用新型D/A转换电路和频率信号调理电路的电路连接示意图。

附图标记说明:

1—单片机； 2—晶振电路； 3—复位电路；

4—电源电路； 5—显示模块； 6—通信模块；

7—上位机； 8—继电器模块； 9—液位传感器；

10—A/D转换电路； 11—D/A转换电路；

12—频率信号调理电路； 13—变频器；

14—接触器模块； 15—第一水泵； 16—第二水泵；

17—电流反馈模块。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括单片机1、用于检测凝结水液位信息的液位传感器9、用于将凝结水抽出水箱的水泵单元和用于采集水泵单元电流的电流反馈模块17，所述单片机1的输入端接有晶振电路2、复位电路3、电源电路4和用于将液位传感器9采集的液位模拟信息转化为数字信息的A/D转换电路10，所述单片机1的输出端接有显示模块5、继电器模块8和D/A转换电路11，所述D/A转换电路11与水泵单元之间依次接有频率信号调理电路12、变频器13和接触器模块14，所述电流反馈模块17的输出端与A/D转换电路10的输入端相接，所述继电器模块8的输出端与接触器模块14的输入端相接，所述单片机1接有通信模块6，所述通信模块6接有上位机7，所述水泵单元包括第一水泵15和第二水泵16。

如图2所示，本实施例中，所述单片机1为单片机STC89C52。

如图2所示，本实施例中，所述A/D转换电路10包括芯片ADC0809，所述芯片ADC0809的2-8引脚、2-7引脚、EOC引脚、O/E引脚和CLOCK引脚分别与单片机STC89C52的P0.0引脚、P0.1引脚、P1.5引脚、P1.6引脚和1.7引脚相接，所述ADC0809的ALE引脚和START引脚均与单片机STC89C52的P1.4引脚相接。

如图3所示，本实施例中，所述电流反馈模块17包括电流互感器T1和整流桥D1，所述第一水泵15为水泵M，所述电流互感器T1原边的一端与水泵M的正接线端相接，电流互感器T1原边的另一端接地，电流互感器T1副边的一端与整流桥D1的第4接线端相接，电流互感器T1副边的另一端与整流桥D1的第2接线端相接，所述整流桥D1的第1接线端分三路，一路与电容C1的一端相接，另一路与电容C5的一端相接，第三路与电感L1的一端相接，所述整流桥D1的第3接线端分五路，一路与电容C1的另一端相接，另一路与电容C5的另一端相接，第三路与电容C9的一端相接，第三路与电阻R6的一端相接，第5路与稳压二极管D5的阳极相接，所述电感L1的另一端与电阻R1的一端相接，所述电阻R1的另一端分两路，一路与电容C9的另一端相接，另一路与电阻R5的一端相接，所述电阻R5的另一端分三路，一路与电阻R6的另一端相接，另一路与稳压二极管D5的阴极相接，第三路经电阻R16与芯片ADC0809的AI1引脚相接。

如图4所示，本实施例中，所述继电器模块8包括光耦U1、光耦U2和用于连接接触器模块14的接口P12，所述光耦U1的阳极与5V电源端相接，所述光耦U1的阴极经电阻R17与单片机STC89C52的P1.0引脚相接，所述光耦U1的集电极与24V电源端相接，所述光耦U1的发射极与电阻R21的一端相接，所述电阻R21的另一端分两路，一路经电阻R22接地，另一路与三极管Q1的基极相接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极分两路，一路与二极管D11的阳极相接，另一路与继电器K1的第1接线端相接，所述二极管D11的阴极分两路，一路与24V电源端相接，另一路与继电器K1的第2接线端相接，所述继电器K1的静触点与接口P12的第1引脚相接，继电器K1的一个动触点悬空，继电器K1的另一个动触点与接口P12的第2引脚相接；所述光耦U2的阳极与5V电源端相接，所述光耦U2的阴极经电阻R18与单片机STC89C52的P1.1引脚相接，所述光耦U2的集电极与24V电源端相接，所述光耦U2的发射极与电阻R19的一端相接，所述电阻R19的另一端分两路，一路经电阻R20接地，另一路与三极管Q2的基极相接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极分两路，一路与二极管D9的阳极相接，另一路与继电器K2的第1接线端相接，所述二极管D9的阴极分两路，一路与24V电源端相接，另一路与继电器K2的第2接线端相接，所述继电器K2的静触点与接口P12的第3引脚相接，继电器K2的一个动触点悬空，继电器K1的另一个动触点与接口P12的第4引脚相接。

如图5所示，本实施例中，所述通信模块6包括芯片MAX232，所述芯片MAX232的T2IN引脚与单片机STC89C52的P3.0引脚相接，所述芯片MAX232的R2OUT引脚与单片机STC89C52的P3.1引脚相接。

如图6所示，本实施例中，所述D/A转换电路11包括芯片DAC0832，所述芯片DAC0832的CS引脚和WR1引脚均与单片机STC89C52的P3.2引脚相接，所述芯片DAC0832的DI7引脚、DI6引脚、DI5引脚、DI4引脚、DI 3引脚、DI2引脚、DI1引脚和DI0引脚分别与单片机STC89C52的P2.7引脚、P2.6引脚、P2.5引脚、P2.4引脚、P2.3引脚、P2.2引脚、P2.1引脚和P2.0引脚相接。

如图6所示，本实施例中，所述频率信号调理电路12包括芯片LM324，所述芯片LM324的OUT1引脚分两路，一路与芯片DAC0832的RFB引脚相接，另一路与电阻R33的一端相接，所述电阻R33的另一端分三路，一路经电容C45接地，另一路经电容C47接地，第三路与芯片LM324的IN2+引脚相接，所述芯片LM324的IN1+引脚与芯片DAC0832的IOUT2引脚相接，所述芯片LM324的IN1-引脚与芯片DAC0832的IOUT1引脚相接。

本实施例中，所述接触器模块14包括与第一水泵15连接的第一接触器和与第二水泵16连接的第二接触器。

具体实施时，首先通过上位机7设置第一水泵15和第二水泵16的额定工作电流、过载工作最小电流、过载启动保护时间、双泵轮换工作时间以及液位上限值、液位极限值和液位下限值，再通过通信模块6把设置参数传送给单片机1，通过液位传感器9检测凝结水水箱中的凝结水液位信息，然后经A/D转换电路10将液位信息的模拟信号转化为数字信号，将数字信号送入单片机1中，当凝结水液位信息大于液位下限值时，单片机1发出控制信号给继电器模块8和D/A转换电路11，继电器模块8中的继电器K1导通，接触器模块14中的第一接触器导通，第一水泵15开始工作，将凝结水水箱中的凝结水抽出。此时单片机1开始计时，当第一水泵15的工作时长达到双泵轮换工作时间，单片机1发出控制信号，继电器模块8中的继电器K1关断，继电器K2导通，接触器模块14中的第一接触器关断，第一接触器导通，使得第一水泵15停止工作，第二水泵16开始工作。

当只有第一水泵15处于工作过程中，液位信息小于设定的液位下限值时，单片机1发出控制信号给继电器模块8和D/A转换电路11，继电器模块8中的继电器K1断开，接触器模块14中的第一接触器断开，第一水泵15停止将凝结水水箱中的凝结水抽出。在这个工作过程中，如果第一水泵15抽水时液位信息仍然不能降低，当液位信息大于设定的液位极限值时，单片机1将发出控制信号，继电器模块8中的继电器K1和继电器K2同时导通，接触器模块14中的第一接触器和第二接触器都导通，第一水泵15和第二水泵16都将开始工作，直到液位信息达到设定的液位下限值时，单片机1会发出控制信号使第一水泵15和第二水泵16停止工作。

D/A转换电路11将单片机1发出的数字信号转化为模拟信号以后传递给频率信号调理电路12，频率信号调理电路12的作用是将数字量信号转换为电流模拟量信号，再将此模拟量信号送入变频器13，变频器13通过改变第一水泵15和第二水泵16的工作电源频率的方式来控制第一水泵15和第二水泵16的转速，实现根据凝结水的实时液位控制水泵单元的转速和开关的功能。同时单片机1将凝结水液位信息实时显示在显示模块5上，并通过通信模块6发送给上位机7，方便工作人员直观明了的查看当前凝结水液位信息。

通过电流反馈模块17实时采集第一水泵15和第二水泵16的电流信息，再将采集到的交流模拟量电流信号转换为电压模拟量信号，然后经A/D转换电路10转化为数字信号，将数字信号送入单片机1中，并与额定电流值进行比较，当前电流值大于额定电流值时，单片机1发出控制信号给继电器模块8，使得接触器模块14停止工作，并通过通信模块6将故障信息发送给上位机7，实现水泵单元的过载保护。

以上所述，仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。