专利名称：柴油机驱动泵供水的稳压控制方法及其控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制技术，特别涉及用于柴油机驱动泵供水的稳压控制方法及其控制系统。
在建筑领域，特别是高层建筑的楼房往往要安装消防供水装置；在工业和农业领域，工业供水和灌溉农田亦需要装备灌溉供水设备。这些领域已有的供水装置有多种类型，其驱动形式主要有人力驱动、电力驱动、柴油(或汽油)驱动等。人力驱动泵供水装置结构较简单，但效率低；电力驱动泵供水装置效率高，但没有安装电力系统的地方等场合不适用；发生火灾时，必须停止供电，电机就无法工作，从而延误了时间，对于消防会造成严重的后果。
图1是现有柴油机驱动泵供水装置的结构示意图，如图所示，该装置主要由柴油机1、联轴器2、减速器3、联轴器2、泵4依次连接构成。有的装置可以不用减速器，直接由柴油机1、联轴器2、泵4连接构成，其工作原理是柴油机1通过联轴器2驱动泵4来供水，减速器起调节柴油机输出轴转速作用。优点是相对上述两种供水装置具有适用场合较多，使用较为灵活方便。但存在如下缺点(1)由于泵的输出流量与其压力的关系是非线性，所以当供水输出流量发生变化时，导致供水压力发生变化，而柴油机输出轴的转速不能作相应的调节，所以该装置不能适用于要求输出压力恒定的场合，如消防和工业供水等；(2)装置出现转速过高或过低时，不能作出反应并给予保护；(3)必须手动操作，不能实现远程监视和控制，需要安排人员进行现场值守。
本发明的目的在于提供一种柴油机驱动泵供水的稳压控制方法，自动稳定供水压力，提高供水装置的操作安全可靠性。
本发明的目的还在于提供一种柴油机驱动泵供水的稳压控制方法，不但能自动稳定供水压力，还能实现转速过极限报警，从而保护供水装置。
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种能自动稳定供水压力的柴油机驱动泵供水的稳压控制系统，提高供水装置操作安全可靠性。
本发明的目的还在于提供一种柴油机驱动泵供水的稳压控制系统，不但能自动稳定供水压力，还能实现转速过极限报警，从而保护供水装置。
本发明的目的还在于提供一种柴油机驱动泵供水的稳压控制系统，不但能自动稳定供水压力，实现转速过极限报警，还能实现远程监视和控制，不需手动操作，也不必安排现场值守。
本发明的柴油机驱动泵供水的稳压控制方法是将实际供水压力信号与设定水压信号比较出压差信号，据此使柴油机的油门作出相应变化，改变柴油机输出轴转速，使泵输出水压动态稳定在设定值范围内。
为了实现转速过极限报警，本发明的稳压控制方法还可以包括将柴油机输出轴转速与设定极限值比较，柴油机输出轴转速达到设定极限值时发出报警信号。
本发明的柴油机驱动泵供水的稳压控制系统由压力传感器和变送器、模数转换器、单片机、驱动器依次连接构成，压力传感器和变送器与柴油机驱动泵供水装置的泵连接，驱动器通过执行机构与柴油机的油门连接。
为了实现转速过极限保护，本发明的稳压控制系统的单片机还分别与转速传感器、参数单位和报警指示灯连接，转速传感器贴近柴油机的输出轴；参数单位及报警指示灯用于输入参数值时的单位量纲显示和运行/调试时速度参数超出极限时灯光报警。
为了实现远程监视和控制，本发明的稳压控制系统的单片机上还可以接一通信接口；此外，本发明的稳压控制系统的单片机上还可以接显示器和键盘，以便于显示供水压力、转速等参数，通过键盘输入控制参数。
本发明的柴油机驱动泵供水的稳压控制系统的工作过程及其稳压控制方法如下压力传感器和变送器测出泵输出水压并将该水压信号送至模数转换器，信号转换后送入单片机得到对实际水压的采样值，把实际水压的采样值与设定值比较，得到差值，单片机根据差值的正负发出相应的信号到驱动器，驱动器通过执行机构使柴油机油门作相应的改变，从而以改变柴油机输出轴的转速，使泵输出水压能稳定在设定值范围内。
转速传感器测出柴油机输出轴转速并送至单片机，单片机将柴油机输出轴转速与设定极限值比较，柴油机输出轴转速达到设定极限值时由报警指示灯发出报警信号。
为了实现远程监视和控制，单片机将实际供水压力、柴油机输出轴转速信号通过通信接口进行远距离传送，另外通过通信接口也可以设定有关参数。
图2是本发明柴油机驱动泵供水的稳压控制系统的结构方框图；图3是本发明柴油机驱动泵供水的稳压控制系统的另一结构方框图；图4是图2或图3中的模数转换器电路结构示意图；图5是图2或图3中的驱动器电路结构示意图6是图2或图3中的显示器和键盘电路结构示意图；图7是图3中的参数单位和报警指示灯电路结构示意图；图8是图3中的通信接口电路结构示意图；图9是图3或图3中的单片机外扩展存储器电路结构示意图。
下面通过实施例和附图对本发明的柴油机驱动泵供水的稳压控制方法及其控制系统作进一步叙述。
实施例如图2所示，本发明的柴油机驱动泵供水的稳压控制系统由压力传感器和变送器5、模数转换器5、单片机7、驱动器8依次连接构成，压力传感器和变送器5与柴油机驱动泵供水装置的泵4连接，驱动器8通过驱动电机9及其传动机构10与柴油机1的油门1a连接。在这里，驱动电机9和传动机构10是驱动器8的执行机构。
如图3所示，在图2的基础上，本发明的柴油机驱动泵供水的稳压控制系统的单片机7通过接口12与转速传感器11、键盘13和显示器14连接，单片机7通过接口15与参数单位和报警指示灯16连接，转速传感器11贴近柴油机的输出轴1b；通信接口17与单片机7连接。
本实施例的单片机7采用RUPI-8344AH；压力传感器和变送器5采用一体化MSP-300-10-D-4-N；转速传感器11采用市售的电磁脉冲式速度传感器；驱动电机9采用55BF002-II三相步进电机，这里，驱动器及其执行机构还可以采用其他类型装置，例如交流伺服驱动器及其交流伺服机构、电液伺服机构等。
如图4所示，本实施例采用的模数转换器6为AD0809，其模拟信号输入范围为0～5V。压力传感器和变送器5能提供1～5V电压输出，满足模数转换器6的要求。
图4中，由于ADC0809带有三态输出口，D0～D7可接在8344P0口上。模拟电压输入加到ADC0809的IN0端，通过译码选择器(A、B、C三个输入器端)选通IN0进行A/D变换。由单片机的P2.5～P2.7经3～8线译码器74LS138给出片选信号CS，CS与外部RAM读选通信号、写选通信号组合，去启动ADC0809开始转换或使ADC0809的输出允许端有效，控制ADC0809转换的开始和结束。
如图5所示，本实施例的驱动器8采用74LS06和功率放大级达林顿管，用于驱动三相步进电机。步进电机驱动电路的时序脉冲由单片机提供，时序脉冲的产生由软件产生。单片机产生的时序脉冲经P1.0、P1.1、P1.2端输出，送到74LS06驱动器，接着进入脉冲功率放大级的达林顿复合管，提供驱动步进电机所需电流。
如图6所示，本实施例的键盘13采用4×4键盘，显示器14采用8位显示器，用于输入和显示设定值，在手动运行状态时也用于控制信号的输入。
图6中，RUPI-8344AH外扩一片8155 RAM/IO扩展器同显示器/键盘相连接。显示器段控信号由PB口提供，74LS244作LED的驱动器。74LS244的选通端接地，构成输出状态。接在LED与74LS244间的电阻R0～R7用于调节LED的亮度；八个LED的位控制信号为PA口的8根I/O线，连接到反相驱动器74LS26的输入端，74LS26的输出端连接到LED的阴极；显示器为共阴极的。
4×4键盘采用非编码键盘，通过软件对键盘进行动态扫描来识别。图中，两条行线接在PC0，PC1上，8条列线接在PC0～pA7上。键盘扫描程序依次向PC0、PC1发出低电平信号，并测试PA0～PA7的状态来判断键的闭合情况。
如图7所示，参数单位和报警指示灯通过外扩一片8255实现。PA口用于显示压力量纲和转速量纲指示灯和转速超设定上限指示灯(指示灯用发光二极管)。PB1、PB2输出信号分别控制继电器RL1、RL2的通断，RL1、RL2的触点分别用于通断柴油机起动机、电子喷油泵的供电。
P1.4是设置系统自动和手动状态的选择开关P3.2、P3.3两个外中断分别用于启动和停止柴油机泵组。当外来信号使K1闭合则柴油机泵组开动；若外来信号使K2闭合则柴油机泵组停机。中断触发方式为跳沿触发。其中IC1、IC2是光电偶合器件4N26。
如图8所示，通信接口采用RS-485通信接口，图中，RUPI-8344AH具有高性能的串行通信接口单元，其电器接口遵循RS-485标准，自同步参考时钟来自单片机定时器T1的溢出信号，由单片机的RxD、TxD和线路驱动/接收器SN75175、SN75174构成所需的通信接口。
此外，在本实施例中，由于RUPI-8344AH片内没有足够的存储器，需要外扩存储器才能满足设计要求。如图9所示，本机扩展8K字节静态RAM6264一片；8K字节EPROM2764一片；2K字节E2PROM2816A一片。E2pROM用于保存在线设定的参数值。
权利要求
1.一种柴油机驱动泵供水的稳压控制方法，其特征在于将实际供水压力信号与设定水压信号比较出压差信号，据此使柴油机的油门作出相应变化，改变柴油机输出轴转速，使泵输出水压动态稳定在设定值范围内。
2.按照权利要求1所述的稳压控制方法，其特征在于将柴油机输出轴转速与设定极限值比较，柴油机输出轴转速达到设定极限值时发出报警信号。
3.一种柴油机驱动泵供水的稳压控制系统，其特征在于由压力传感器和变送器、模数转换器、单片机、驱动器依次连接构成，压力传感器和变送器与柴油机驱动泵供水装置的泵连接，驱动器通过执行机构与柴油机的油门连接。
4.按照权利要求3所述的稳压控制系统，其特征在于单片机还分别与转速传感器、参数单位和报警指示灯连接，转速传感器贴近柴油机的输出轴。
5.按照权利要求3或4所述的稳压控制系统，其特征在于单片机上还可以接一通信接口。
全文摘要
一种柴油机驱动泵供水的稳压控制方法包括将实际供水压力信号与设定水压信号比较出压差信号，据此使柴油机的油门作出相应变化，改变柴油机输出轴转速，使泵输出水压动态稳定在设定值范围内；其稳压控制系统由压力传感器、模数转换器、单片机、驱动器依次连接构成，压力传感器与柴油机驱动泵供水装置的泵连接，驱动器通过驱动电机与柴油机的油门连接；本发明用于消防、工业供水和灌溉领域能实现对供水的自动控制，既安全又可靠。
文档编号G05D16/20GK1239782SQ9911626
公开日1999年12月29日 申请日期1999年7月5日 优先权日1999年7月5日
发明者龙建军, 郑浩 申请人:广州市恒鹰商业数据有限公司