本发明涉及一种水泵控制装置，特别是二次给水稳压和增压系统所用的水泵控制装置。
背景技术：
二次给水系统是一种直接与市政供水管网联接、在市政管网剩余压力基础上串联叠压供水而确保市政管网压力不小于设定压力的二次稳压，加压给水系统。二次给水系统充分利用管网压力，系统封闭，杜绝水质二次污染，是高层建筑供水设计的新型稳压、增压装置。二次给水系统一般采用2-6台水泵组成的变频泵组系统。变频泵组系统广泛的应用于二次给水系统中：一方面变频泵组系统根据给水系统对流量和扬程的需求，通过传感器反馈信号自动的控制水泵启停数量和调节水泵的转速，使得给水设备更加节能环保；另一方面变频泵组系统还配置了通讯功能用于实现状态监控。目前这类变频泵组系统一般由独立的控制柜实现，主要存在两方面的问题：一是标准化程度低，对不同的客户需求采用不同的配置，扩展性差；二是控制柜电气元件配置复杂，控制柜体积大。
针对上述问题，本发明的水泵控制装置的泵组控制器采用模块化设计，控制器及附属电气元件直接集成到水泵电机上：一方面，本发明的水泵控制装置采用模块化设计，提高了标准化程度；另一方面变送器、控制器和接线端子、断路器等附属的电器元件集成到电机上，除去了常规的独立水泵控制柜，降低了成本，节约了安装空间；两台变频驱动装置功能相同，互为备份，提高了水泵控制装置的可靠性。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种水泵控制装置，主要包括：
两台变频驱动装置，以及至少一台工频驱动装置，所述变频驱动装置与多台所述工频驱动装置均作为原动机驱动对应的水泵运行；
第一台所述变频驱动装置依次通过变频控制器、断路器及接线端子连接至供电电源，第二台所述变频驱动装置依次通过变频控制器、断路器及接线端子连接至第一台所述变频驱动装置的接线端子；
两台所述变频驱动装置功能相同，互为备份，提高了水泵控制装置的可靠性；
第一台所述工频驱动装置依次通过接触器、断路器、接线端子及电源线连接至第二台所述变频驱动装置的接线端子；
下一台所述工频驱动装置依次通过接触器、断路器、接线端子及电源线连接至上一台所述工频驱动装置的接线端子；
两台所述变频驱动装置分别对应设置有变送器，所述变送器通过信号线端口连接至管网中的对应的两个压力传感器；
所述变送器通过信号总线及总线端口分别连接至所述变频驱动装置及多台所述工频驱动装置的控制模块，传递控制信号。
其中，所述变频驱动装置为变频电机与对应的变频控制器、断路器及接线端子的集成一体式结构。
其中，所述工频驱动装置为工频电机与对应的控制模块、接触器、断路器及接线端子的集成一体式结构。
其中，所述变送器与所述变频驱动装置为集成一体式结构。
进一步的，所述变送器还设置有预留的信号线端口用于对接系统中的传感器信号或者传递信号控制系统中的执行器。
进一步的，所述变频驱动装置的变频控制器及工频驱动装置的控制模块均设置有预留的信号线端口用于对接所述变送器预留的信号线端口用于对接所述变送器预留的信号线端口。
本发明的一种水泵控制装置，采用模块化设计，其变频控制器或控制模块、变送器及辅助电气元件如接线端子、断路器等与电机集成一体，变频控制器和控制模块之间采用信号总线传递控制信号；供电电源采用接线端子逐级并联，线路连接简单；供电电源通过断路器给变频控制器供电，在故障检修期间可以方便的断开故障检修水泵而不影响控制系统中其他水泵的供电；同时各级电源的输入和输出都配置了防水接头，保证水泵控制系统能适应不同的应用环境；此外，水泵控制装置上还预留了信号线端口，用于系统的扩展和满足不同的应用需求。
本发明的一种水泵控制装置用于在系统中包含2-6台电机驱动的水泵并行运行时对系统实施控制。目前主要采用变频控制器对水泵系统进行控制调节水泵的转速，从而对水泵系统流量和压力进行调整。
本发明的一种水泵控制装置中的两台变频驱动装置配置和功能相同，水泵控制装置中任意时刻只有其中一台变频驱动装置为主控制器，其余所有驱动装置都为从控制器。两台变频驱动装置互为备份，如果其中一台变频驱动装置出现故障，另一台将自动承担主控制器的功能，提高了水泵控制装置的可靠性。
当水泵系统的管网压力低于用户需要的设定压力时，变频控制器自动升高变频水泵的转速以满足系统压力要求，如果变频驱动装置转速达到最大限制转速时，管网压力仍低于用户需要的设定压力，水泵驱动通过总线把信号传递给系统中的工频驱动水泵并增加工频运行水泵的台数，直到水泵系统压力满足设定压力。而当水泵控制装置中水泵以最小频率运行时，系统压力仍大于用户设定压力，控制系统将让最近启动的水泵停机。如果检测到压力过高时没有正在运行的其它水泵，当前泵将直接进入睡眠模式。
本发明的一种水泵控制装置运行模式分为自动和手动，便于调试或者故障诊断和分析。水泵控制装置可以方便的设置传感器参数，控制参数，和系统保护参数。另外水泵控制装置还配置了查看当前控制系统故障或供水系统故障信息以及历史故障信息等报警信息功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明水泵控制装置原理示意图。
图中数字表示：
1.电源输入 2.防水接头 3.接线端子
4.断路器 5.防水接头 6.变频控制器
7.总线端口 8.信号线端口 9.变送器
10.变频电机 11.信号总线 12.电源线
13.防水接头 14.接线端子 15.断路器
16.总线端口 17.变频控制器 18.变频电机
19.防水接头 20.电源线 21.防水接头
22.接线端子 23.断路器 24.防水接头
25.信号线端口 26.接触器 27.工频电机
28.压力传感器 29.信号线端口 30.压力传感器
31.总线端口 32.总线端口 33.变送器
34.控制模块 35.信号线端口 36.信号线端口
37.总线端口 38.信号线端口 39.信号线端口
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
以包含三台水泵的水泵控制装置为例，图1为本发明水泵控制装置原理示意图，如图所示，水泵控制装置包括两台变频驱动装置I、II和一台工频驱动装置III。变频驱动装置I包括防水接头2、接线端子3、断路器4、防水接头5、变频控制器6、总线端口7、信号线端口8、变送器9、变频电机10、信号线端口29和总线端口32、信号线端口38。变频驱动装置II包括防水接头13、接线端子14、断路器15、总线端口16、变送器33、变频控制器17、变频电机18、防水接头19、信号线端口35、信号线端口36和总线端口37、信号线端口39。工频驱动装置III包括防水接头21、接线端子22、断路器23、防水接头24、信号线端口25、接触器26、工频电机27、总线端口31和控制模块34。
电网由电源输入1首先给变频驱动装置I供电，然后变频驱动装置I给变频驱动装置II供电，变频驱动装置II通过接线端子22给工频驱动装置III供电。电源输入1通过防水接头2与接线端子3连接，一路经过断路器4给变频控制器6供电，另一路经过防水接头5由电源线12通过防水接头13给泵组系统中的变频驱动装置II供电；电源由电源线12通过防水接头13与接线端子14连接，一路经过断路器15给变频控制器17供电，另一路经过防水接头19由电源线20通过防水接头21给泵组系统中的工频驱动装置III供电；同理，经过防水接头21的电源与接线端子22连接，一路经过断路器23通过接触器26给工频电机27供电，另一路电源经过防水接头24给装置中的下一台工频驱动装置供电。水泵控制装置一般由2-6台水泵控制器组成。供电电源采用接线端子逐级并联，线路连接简单；供电电源通过断路器给变频控制器供电，在故障检修期间可以方便的断开故障检修水泵而不影响控制系统中其他水泵的供电。防水接头2、5、13、19、21和24的作用是提高水泵控制装置的防水等级，防护等级满足IP55要求。
信号总线11分别通过总线端口7、37和31与变频驱动装置I、变频驱动装置II和工频驱动装置III连接通信。变频驱动装置I和变频驱动装置II的配置和功能相同，水泵控制装置中任意时刻只有其中一台变频驱动装置为主控制器，其余所有驱动装置都为从控制器。两台变频驱动装置互为备份，如果其中一台变频驱动装置出现故障，另一台变频驱动装置将自动承担主控制器的功能，提高了水泵控制装置的可靠性。
压力传感器28和30安装在水泵系统的出口，压力传感器28和30分别经过信号线端口8和35把压力信号传给变送器9和33。当变频驱动装置I作为主控制器时，压力信号经过变送器9分析处理后分别经由总线端口32传递给变频控制器6，同时信号经由信号总线11分别通过变送器33上的总线端口37由总线端口16与变频驱动装置II的变频控制器17和通过总线端口31与工频驱动装置III的控制模块34通信。根据供水系统中压力传感器28反馈的不同压力信号变送器9分析处理后传递信号给变频控制器6和变频控制器17驱动变频电机10和变频电机18按指令启动、停止、加速或者减速运行，总线端口31接收来自信号总线11的控制信号发送启停信号给控制模块34，接触器26根据信号吸合或者断开电源驱动工频电机27按指令启动、停止运行。当变频驱动装置II作为主控制器时，其控制原理与变频驱动装置I相同。考虑到不同的应用和系统的可扩展性，预留了信号线端口25、29、36、38及39，这些预留的信号线端口可以连接传感器输入信号(如流量计信号，温度信号，真空表信号等)和输出控制信号(如阀门控制信号)。
水泵控制装置根据压力传感器28或者30反馈的信号自动的调节变频水泵的转速或者启停工频水泵。变频驱动装置I作为主控制器时，当水系统的管网压力p1低于用户需要的设定压力p时，变频控制器6自动调节变频电机10的转速以满足系统压力要求，如果电机转速达到最大限制转速时，管网压力p1仍低于用户需要的设定压力p，变送器9通过其总线端口7由总线11把信号传递给总线端口16，总线端口16传递信号给变频控制器17驱动变频电机18运行，如果p1仍低于用户需要的设定压力p，变送器9通过总线11把信号传递给控制模块34，接触器26根据信号吸合或者断开电源驱动工频电机27按指令启动，停止运行，直到给水系统输出压力p2＝p；当p2＞p时，变频控制器6和变频控制器17分别调节变频电机10和变频电机18减速运行；当p2＜p时，水泵加速运行；当p2＝p时，给水系统进行自动的无水检测，然后自动停机；当p2＜p时，水泵自动恢复运行；当需要的设定压力p小于入口压力p1时，系统不启动，由市政给水管网直接给用户管网供水。
通过水泵控制装置可以方便的设置系统中传感器的最大量程、设定压力、传感器反馈类型、电机方向、比例积分微分参数、采样周期、睡眠功能、休眠相关参数等比例积分微分参数，缺水保护开关、缺水保护重启延时、来水检测高压报警设定值等功能参数，以及过载保护电流、过压失速保护、限流、输入缺相保护、输出缺相保护等保护参数。水泵控制装置还能设置系统参数，如电机模式设置、电量、工作时间、状态等功能、系统启动自动开机功能、电机编号、电机锁定等功能设置与显示等。
该水泵控制装置还配置了系统故障或供水系统故障信息以及历史故障信息等报警信息的查询功能、市政管网停水保护功能、小流量休眠功能和停电不停水，当小区停电时，由市政管网继续向低区用户供水，设备恢复供电后，自动启动，恢复正常供水的停电继续供水。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。