专利名称：Pc机控制自动给水设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动给水设备，特别是一种采用PC机作为控制元件且具有恒压变量供水与变压量供水兼容特点的自动给水设备。
目前与本实用新型相关的有采用微机控制的给水设备，且该设备一般均以8031作为CPU的一种单板机。由于单板机一般需自行组装且本身没有屏蔽及光电隔离等措施，这样极易因虚焊或元件质量问题而损坏，特别是在外界较恶劣环境易受电磁干扰、电源干扰而引起内部存储的信息被破坏，从而引起混乱，发生故障或误动作。此外采用微机控制需要将控制过程及各种控制量编成数字程序，贮于存贮器中，因而软件极其复杂，现场修改特别困难，要求操作和维护人员具有较高的技术水平。再有该给水设备与其它给水设备一样只能做到恒压变量供水，即给定一个压力设定值，自动给水设备始终保持给水管网的压力在给定值上下，这种给水方式虽然能够节能，但节能效果受限，给定值取值愈高，节能率愈低。即使在用水量极小的夜间，为了维持恒定的压力值，水泵机组还必须运转在一定的转速上。
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种可靠性较高、抗干扰性较强，节能率较高的PC机控制自动给水设备。
本实用新型的目的是由如下技术方案来实现的它包括水压给定电路、压力反馈电路和与上述两电路输出端相连的PI调节器及与该调节器输出端相连且控制两台水泵(一台调速大泵，一台恒速小泵)中一台水泵电机转速的调速装置与安装在供水主管道上将压力信号变为电信号输入给压力反馈电路的压力传感器，其技术特征在于还进一步包括安装在供水主管道上将流量信号变为电信号输入给流量反馈电路的流量传感器和分别连接压力反馈电路输出端和PI调节器输出端的欠压、超压比较器和欠速、超速比较器以及与上述四个比较器输出端相连且作为切换及调速指令控制元件的可编程序控制器(简称PC机)，流量反馈电路的输出端与PI调节器的输入端相连，可编程控制器的输出控制端连接两个分别控制切换两台水泵主电路的交流接触器。恒压变量供水时可根据用水高度给定一个压力设定值，由压力传感器检测出的实际压力值与该设定值比较，经PI调节器后，自动调整水泵电机转速，使供水主管通的压力始终跟踪所给定的压力值，以此达到恒压供水的目的；变压变量供水时仍由水压给定电路给出基本水压值，由流量计返回的流量信号作为水压补偿信号，经PI调节器输出一模拟信号去调速装置，同时压力传感器检测出的压力反馈信号也送给PI调节器，经PI调节器控制调速装置，并由此控制水泵电机的转速，从而改变水压，力图使实际水压值跟踪水压给定值和水压补偿信号的和，达到变压变量供水的目的。恒压变量供水和变压变量供水可由一转换开关来实现。
本技术方案中的调速装置可以采用交流－直流－交流变频调速器，也可采用交流调压调速器。
本实用新型的优点是采用可编程序控制器(PC)作为切换指令控制元件，它与现行单片机8031微机控制的给水设备相比具有可靠性高、抗干扰性强、应用软件简单，使用寿命长的特点，在干扰源极其恶劣的环境下完全能正常工作，不会出现微机控制的“死机”现象，软件程序特别简单，通常固化以后通用性极广，现场修改也极其容易，不怕潮湿环境的腐蚀，本实用新型的另一优点是能做到变压变量供水与恒压变量供水兼容，可以在现场任意调节与变换，以保证正常供水和最大的节能，改变了现行给水设备仅有恒压变量供水的单一方式，变压变量供水比恒压变量供水约可提高节能率40－50％。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的电路方框图。
图2是模拟电路的电原理图。
图3是采用变频器调速的PC机自动给水设备电原理图。
图4是采用交流调压调速的PC机自动给水设备电路方框图。
图5是图4中软起 动YQ、电压调节器DT的电原理图。
图6和图7分别是图4中同步电源TD和电压反馈DF的电路原理图。
图8是调压调速主回路电路图。
参考
图1－2，本实用新型包括由水压给定电路3、压力反馈电路4、流量反馈电路5、PI调节器6与欠速、超速、欠压、超压四个比较器8、9、10、11构成的模拟控制电路MK和作为切换指令控制元件的PC机12以及安装在供水主管道上检测压力、流量信号的压力传感器1、流量传感器2与控制调速泵电机1D转速的调速装置7。2D为恒速泵电机，1C和2C分别控制切换调速泵电机1D和恒速泵电机2D主电路的交流接触器、水压给定电路3由运算放大器U2A(LM324)和电位器W1构成，根据用水的最大扬程人为设定一个水压给定值，输入给PI调节器6中；压力反馈电路4由运算放大器U2B(LM324)和电阻R5、R6及电容C2构成，由安装在供水主管道上的压力传感器1将检测出的实际压力信号变成电信号送给压力反馈电路4，并经该压力反馈电路将反馈的实际压力值输入给PI调节器6，由PI调节器6将输入其中的水压给定值和反馈的实际压力值进行比较，其差值经PI调节器进行放大和积分(或微分)运算后输送到调速装置7，由调速装置控制调速水泵电机1D的转速和输出功率，从而实现节能和恒压供水；流量反馈电路5由运算放大器U2C(LM324)和电阻R7、R8及电容C3构成，通过安装在供水主管道上的流量传感器2将检测出的流量信号变成电信号并经流量反馈电路5送给PI调节器6，使反馈的实际水压值跟踪水压给定值和流量反馈值的和，从而实现变压变量供水，达到最大的节能效果；变压变量供水与恒压变量供水可通过转换开关ZH实现。PI调节器6由运算放大器UI(MA741)、电阻R1－R4、R17和电容C1构成；欠速比较器8由运算放大器U5(LM311)和电阻R13、R14、W4构成；超速比较器9由运算放大器U5(LM311)和电阻R16、W5构成；欠压比较器10由运算放大器U3(LM311)和电阻R9、R10、W2构成；超压比较器11由运算放大器U4(LM311)和电阻R11、R12、W2构成；欠速和超速两个比较器8、9的输入端与PI调节器6的输出端相连，PI调节器6输出的信号作为速度给定信号，该给定信号分别与比较器8、9人为设定的速度基准值相比较，判断是否欠速或超速，并送出信号去PC机；欠压和超压两个比较器10、11的输入端与压力反馈电路4的输出端相连，压力反馈信号分别与比较器10、11设定的压力信号相比较，判断欠压或超压，并送出信号去PC机；PC机12采用日本产“立石”COP型可编程序控制器，它将输入的各种信号在PC内部编程联索，满足逻辑要求和自动保护，当四个比较器8－11输出的欠速、超速、欠压或超压信号送入PC机时，PC机经过延时(软件给定)、判断、发生控制指令给调速装置和接触器1C、2C，完成相应的调速或切换控制。例如当压力已经达到给定值，而调速电机也达到最低允许转速(编程给定)，此时若是两台水泵并联运行，则PC发出指令停恒速泵，调速泵单机运行；若仍然超压，说明此时已经无人用水或用水量极小，在这种情况下，PC经过一定时间的延时(软件规定)即自行停机，这就是小流量停机。反之当一台机运行，且速度已经达到额定转速(超速)而水压仍然达不到给定值(欠压)，则PC自动启动另一台恒速泵，而调速泵则调速运行。调速装置7可采用交－直－交变频调速器(如图3中的VVVF)，也可采用由软启动电路YQ、电压调节电路DT、脉冲发生器MX、脉冲放大器MF、同步电源TD、电压反馈电路DF和可控硅调压电路SCR构成的交流调压调速器(见图4)。
采用变频器调速的PC机自动给水设备整个电路由图3给出，其主回路主要由空气开关ZK、交流接触器1C、2C、热继电器1RJ、2RJ、变频器VVVF(SVF－113型)、调速泵1D、恒速泵2D构成，其控制回路主要由模拟控制电路MK、PC机以及远传压力表(压力传感器)YC和流量计(流量传感器)Q构成。控制回路各部份的功能已如前述。由模拟电路将实测压力与给定压力或将实测压力与给定压力及实测流量经PI调节后发出速度给定信号经VRC、GND送入变频器VVVF，同时将超压、欠压、超速、欠速信号送入PC，而PC将输入的各种信号编程联锁，根据逻辑要求发出控制信号，使交流接触1C、2C通断，从而控制两台水泵1D、2D的启停和切换。
采用交流调压调速的PC机自动给水设备的整个电路方框图由图4给出，其中的软起动电路YQ原理图、电压调节器TD原理图和调压调速主回路电路图分别由图5和图8给出；同步电源TD和电压反馈DF的电压原理图分别由图6和图7给出；脉冲发生器MX和脉冲放大器MF由于采用西安691厂生产的KZJ6型和GU30型定型产品，故原理图省略。调速泵1D的调速由可控硅调压电路SCR实现，该调压电路分别由连接各相线上的反并联可控硅KP及与可控硅并联的阻容元件R、C和压敏电阻RM构成，通过脉冲发生器MX和脉冲放大器MF两个环节改变可控硅KP门极g触发脉冲的相位，并由此来改变可控硅的导通角，从而达到调压调速的目的。与可控硅KP并联的阻容吸收及压敏电阻是作为可控硅的过压保护。电压反馈闭环是为了得到较硬的机械特性，而设置软启动环节YQ是使电机缓慢启动，避免直接启动电机对设备造成大的冲击。
权利要求1.一种PC机控制自动制给水设备，它包括水压给定电路、压力反馈电路和与上述两电路输出端相连的PI调节器及与该调节器输出端相连且控制两台水泵中一台水泵电机转速的调速装置与安装在供水主管道上将压力信号变为电信号输入给压力反馈电路的压力传感器，其特征在于还进一步包括安装在供水主管道上将流量信号变为电信号输入给流量反馈电路的流量传感器和分别连接压力反馈电路输出端和PI调节器输出端的欠压、超压比较器和欠速、超速比较器以及与上述四个比较器输出端相连且作为切换及调速指令控制元件的可编程序控制器，流量反馈电路的输出端与PI调节器的输入端相连，可编程控制器的输出控制端连接两个分别控制切换两台水泵主电路的交流接触器。
2.根据权利要求1所述的PC机控制自动给水设备，其特征是所述的调速装置既可以是交流－直流－交流变频调速器，也可以是由软起动电路、电压调节电路、脉冲发生器、脉冲放大器、同步电源、电压反馈电路和可控硅调压电路构成的交流调压调速器。
专利摘要本实用新型公开了一种PC机控制自动给水设备，它主要包括由水压给定电路、压力反馈电路、流量反馈电路、PI调节器与欠速、超速、欠压、超压四个比较器构成的模拟控制电路和作为切换指令控制元件的PC机以及检测压力、流量信号的压力传感器、流量传感器与控制调整泵电机转速的调速装置。调速装置可以是变频调速器，也可以是交流调压调速器。本实用新型的特点是抗干扰性能强，应用软件简单，使用寿命长，特别是可实现恒压变量供水和变压变量供水兼容，使之大大提高节能率。
文档编号E03B5/00GK2119445SQ9221055
公开日1992年10月21日 申请日期1992年4月3日 优先权日1992年4月3日
发明者邓立周 申请人:邓立周