专利名称：一种简洁可靠的恒压供水控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力电子控制装置，更具体地说，涉及一种建筑物恒压供水的控制装置。
目前的恒压供水控制器大都采用PID调节器或单板机或具有模入和模出的可编程控制器，通过对来自压力传感器的4－20MA电流信号的处理去控制变频器的输出频率，从而达到控制水泵转速实现恒压供水的目的。因PID调节器操作复杂，价格贵；单板机虽然成本低，但可靠性差，而具有模入和模出的PLC极为昂贵，给应用和推广带来障碍。
另一方面，现有技术所采用的VCD变频器处于开环控制状态，其面板仅有使频率升降的两个按键，而用户调节供水系统压力则必须通过设在单板机或具有模入和模出的PLC上的控制按键才能实现，一者操作不简便，二者增加了系统复杂度。
本实用新型的目的是提供一种可克服现有技术的成本和可靠性不能兼顾的缺点，而且具有结构和使用简单等特点的恒压供水系统控制器。
本实用新型的目的是这样实现的，构造一种不用外部调节器而只需将一个PID调节程序加到变频器中EPROM进而实现闭环控制的控制器。将PID程序加到变频器中的具体过程是(1)将VCD变频器的盖子打开，用起拨器将EPROM程序块拨下。
(2)用仿真开发机读出全部16K程序，用8096反汇编软件反汇编。
(3)在0688H处加入长调用指令，使其调用3000H处子程序。
(4)在3000H处存放PID子程序。
(5)将原程序块用擦除器擦除，将新程序固化进去。
本实用新型的恒压供水控制器包含一个VCD变频器和一个压力传感器，其特征在于，所述VCD变频器中EPROM中包括一个起始地址为第二地址的PID调节子程序，所述EPROM中的第一地址包含一个指向所述第二地址的PID调节子程序的长调用指令，所述压力传感器的“＋”端和“－”端分别与所述VCD变频器的电源输出端(P24)和电流输入端(IV)相连接。
本实用新型的恒压供水控制器，还可包含一个可编程控制器PLC和多个接触器，所述可编程控制器至少有3个24V直流输入端子X1－X3，以及8个继电器输出端子Y1－Y8，所述可编程控制器的X1、X2、X3三个输入端子分别接收来自所述VCD变频器的指示频率达到50HZ工频的输出信号RCH、指示频率为0的输出信号LOW以及报警输出信号FLA；所述可编程控制器PLC的8个输出端子中，Y1－Y6分别接到6个接触器JC1－JC6中每一个的控制端，Y7连接到所述VCD变频器的F端用以控制其正转；Y8连接到所述VCD变频器的RST端用以对其复位，所述6个接触器中的JC1、JC3、JC5的每一个的一个连接端与所述变频器的变频输出端连接；所述6个接触器中的JC2、JC4、JC6中每一个的一个连接端接到工频输入，所述接触器中JC1和JC2的另一连接端彼此连接在一起，所述接触器中JC3和JC4的另一连接端彼此在一起，所述接触中的JC5和JC6的加一连接端彼此相连接。
本实用新型所述的恒压供水控制器中的所述第一地址可以是0688H，所述第二地址为3000H。
实施本实用新型的恒压供水控制器，用户只需通过变频器面板来设定工作压力，不再使用外部PID调节器或具有模入(A／D)相模出(D／A)的PLC，简化了硬件设计、安装调试及使用，也提高了产品可靠性。
结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，附图中，
图1为本实用新型的变频器EPROM中的PID调节程序的流程图；图2为本实用新型第一实施例结构示意图；图3为本实用新型第二实施例结构示意图；图4为本实用新型第二实施例的控制器的电原理图。
图1示出了按照本实用新型构造的变频器EPROM的PID调节子程序的实现流图，该PID调节程序采用离散字调节算法，在采样时刻T＝iT(T为采样周期)，PLD调节规律可通过数值公式(1)表示，在采样时刻T＝(I－1)T，用公式(2)表示。由(1)－(2)得公式(3)，最后推得公式(4)。其计算框图如
图1所示，程序设有遇限削弱积分法，一旦控制变量进入饱和区，停止进行增大积分项的计算。
Ui＝K［ei＋T／Ti×Σj＝0i]]>ej＋Td／T×(ei－ei－1)］＋Uo …(1)
Ui-1＝K［ei－1＋T／Ti×Σj＝0i－1]]>ej＋Td／T×(ei－1－ei－2)］＋Uo …(2)
Ui＝Ui－1＋△Ui＝Ui－1＋doei＋dlei－1＋d2ei－2……(4)其中ei为标准设定值与采样值的偏差值，Td为微分系数，Ti为积分系数，Td、Ti可根据具体变频器整定。程序中需用到带符号加减法子程序，和双字节无符号位乘除法子程序，由于简单，不再细叙。
图2示出本实用新型第一实施例也即最简单的单水泵控制实例。图中所示的VCD变频器(VVVF)即包括经过修改加入有如
图1框图说明的PID调节程序。如图2所示，该恒压供水控制器由VCD变频调速器(VVVF)外加一个串联型24V供电、输出4－20MA的压力传感器P构成。VVVF输出直接接到水泵M。由于VCD变频器本身具有24V电源输出端子P24，不再用外部电源，直接将压力传感器的“＋” 端接到VVVF的端子P24，“－”端接到VVVF的电流输入端IV即可，因此非常简洁。联上供水管网后，给变频器上电，水泵慢速启动，通过面板上的“△”键和“
”键设定好工作压力。当压力降低后，PID计算后，使变频器频率升高，反之，当压力增高后，PID计算后，使变频器频率下降，由于VVVF内CPU采样和计算都很快，PID参数又是多次优选而成，最终压力可稳定在0.01MP以内。
图2所示控制器虽然很简单，但只能驱动一台水泵，且无外围元件控制启停、工作指示、报警当用水量变化大时，有大马拉小车的问题，节电效果不够理想。
图3示出本实用新型第二实施例，即可实现三泵间互切换供水控制的多水泵控制实例。该实施例的控制器可在小流量或零流量时仅使一台泵工作，而在大流量时使三台泵同时工作，从而达到节能效果。
如图3所示，PLC可以是任何具有下列条件的可编程控制器至少有三个24V直流输入端子，八个继电器输出端子。图3中，压力传感器的“＋”、“－”端分别接至VVVF的P24、IV端，VVVF的RCH，LOW，FLA接至PLC的X1，X2，X3输入端，RCH是频率到达50HZ的输出信号，LOW是频率为零输出信号，FLA是VVVF的报警输出信号。PLC的Y7接至VVVF的F端，控制VVVF的正转。PLC的Y8端接至RST端，使VVVF在切换中和故障时复位。PLC的Y1到Y6接到六个接触器JC1－JC6的控制端，控制1＃，2＃，3＃水泵的工频、变频、断开状态。
假设水泵启动顺序为1＃，2＃，3＃，上电后，JC1通，1＃变速慢启动，若VVVF工作在50HZ以下能够稳定住压力，则不需再投入水泵。若VVVF达到了50HZ，而压力却达不到设定值(PID调节输出的信号已达到最大)，则RCH信号有效(高电平)，PLC检测到后，经延时使JC1断，JC2通，并通过Y8使VVVF复位，延时1秒后，解除复位，使JC4通，2＃变速慢启动。同理，2＃到最高速(VVVF输出50HZ)后，压力却达不到设定值，将再次使3＃接通，工作在调速态。
假设目前1＃，2＃工作在工频态，3＃工作在调速态，但3＃的速度已为零，压力却超过了设定值，此时VVVF的FLA有效，PLC检测到后，若按“先投入，先退出”原则，则应使最先投入的1＃断开，即JC2断开，然后3＃又慢速启动，直至压力稳定为止。
PID程序根据设定压力和当前压力使变频器输出频率增大或减小，而处于调速态的水泵亦使速度增大或减小，采样和调节过程完全不依赖PLC，PLC在这里仅用于控制水泵的切换。在这里解决问题的关键是巧妙利用了VVVF的RCH信号和LOW信号。根据这种基本电路可方便地实现两切换或四切换。
图4是具体实现图3恒压供水控制器的详细电接线图，其中采用美国IPM公司IP1612A可编程控制器作为多个水泵切换的逻辑控制，P1612A本身具有4路2位模入，2路10位模出，但在设计中都没使用，采用这种PLC的目的，主要是利用其RS232C接口，达到与上位机通信，而其成本比其它PLC再加一个通信模块要低得多。该恒压供水控制器的组成元器件说明如下JC1－JC7交流接触器；J1－J7继电器；D1－D7二极管；RJ1－RJ3热继电器；M1电流表；M2电压表；L1－L3指示灯；DC1－DC2直流电源；KC空气开关；SW1启停开关；F电流互感器；P压力传感器；XJ断相保护器；AL保警器；PLC可编程控制器；VVVF变频调速器。XJ设计在入口处，若A，B，C三相有缺相，JC1将断开，从而到电机缺相保护目的，KC用于过流过热保护，同时便于断电维修。M2装在面板上指示工作电压，M1装在面板上指总电流。SW1装在面板上控制启停。L1，L2，L3装在面板上作为工作指示。
因只有一只启停开关，因此操作极为简单，其于工作均由VVVF和PLC自动完成，可无人操作，同时DN1201具有断相保护，过热保护，过流保护，过压保护，欠压保护等完善的功能，能驱动三台水泵，节电明显，且配有RS232C接口，易于同上位机联结。因此实用性扩展性都很强。
权利要求1.一种恒压供水控制器，包含一个VCD变频器和一个压力传感器，其特征在于，所述VCD变频器中EPROM包括一个起始地址为第二地址的PID调节子程序，所述EPROM中的第一地址包括一个指向所述第二地址的PID调节子程序的长调用指令所述压力传感器的“+”端和“-”端分别与所述VCD变频器的电源输出端(P24)和电流输入端(IV)相连接。
2.如权利要求1所述的恒压供水控制器，其特征在于所述VCD变频器还与一个可编程控制器PLC相连接；所述可编程控制器PLC还接有6个接触器；所述可编程控制器至少有三个24V直流输入端X1、X2、X3三个输入端子分别接收来自所述VCD变频器的指示频率达到50HZ的输出信号RCH，指示频率为0的输出信号LOW以及报警输出信号FLA；所述可编程控制器PLC的8个输出端子中Y1－Y6分别接到所述6个接触器JC1－JC6每一个的控制端，Y7连接到所述VCD变频器的F端，用以控制其正转；Y8连接到所述VCD变频器的RST端子中Y1－Y6分别接到所述6个接触器JC1－JC6每一个的控制端，Y7连接到所述VCD变频器的F端，用以控制其正转；Y8连接到所述VCD变频器的RST端用于对其复位，所述6个接触器JC1－JC6中的JC1、JC3、JC5每一个的一个连接端与所述变频器的变频输出端连接；所述6个接触器JC1－JC6中的JC2，JC4、JC6中每一个的一个连接端接至工频输入；所述接触器JC1和JC2每一个的另一连接端并接在一起，所述接触器JC3和JC4每一个的另一连接端接在一起，所述接触器JC5和JC6的每一个的另一连接端并接在一起。
3.如权利要求1或2所述的恒压供水控制器，其特征在于所述第一地址为0688H，所述第二地址为3000H。
专利摘要本实用新型公开了一种简洁可靠的恒压供水控制器。该控制器通过将自编的PID调节子程序增添到变频器中的EPROM并将原来的面板频率设定改为压力设定实现简洁而可靠的闭环控制，并可与可编程控制器配合实现多个水泵互切换控制从而达到节能效果。本实用新型摒弃了常规所使用的外部PID调节器或具有模入和模出的PIC，简化了硬件设计和安装调试，提高了产品的可靠性。
文档编号E03B11/16GK2159416SQ9320726
公开日1994年3月23日 申请日期1993年3月24日 优先权日1993年3月24日
发明者张铁军 申请人:深圳凯通科技有限公司