变频控制器和变频泵的制作方法

本实用新型涉及智能变频泵控制技术领域，具体而言，涉及一种变频控制器和变频泵。

背景技术：

泵(pump)是一种用来移动液体、气体或特殊流体介质的装置，即是对流体作功的机械。在工业流体处理和日常生活中，泵有广泛的应用，例如，用于水、气、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态单质、金属等流体的运送，也可用于液、气混合物及含悬浮固体物的液体的运送：热电厂、核电站使用的锅炉给水泵、冷凝水泵、循环水泵和灰渣泵、主泵、多级泵等；城市的给排水、蒸汽机车的用水、机床中的润滑和冷却、纺织工业中输送漂液和染料、造纸工业中输送纸浆，以及食品工业中输送牛奶和糖类食品等，都使用大量的泵。而水泵作为一个简单的调控装置，对于供水系统有着重大的意义，它能够调节供水系统的水源供给量，进而避免不必要的水资源的浪费，藉此来完成水资源的节约与水资源在传输过程中的能源节约。

目前，变频泵技术已很成熟，市场上有很多国内外品牌的变频泵，绝大部分都是通过手动设置频率运行，或者追踪传感器信号自动运行，或者受中控系统指令运行，运行状态为模拟量。

现有的变频泵通常使用压差传感器，对压差传感器的设置主要分两种，即机房传感器和远端传感器，机房传感器通过扬程追踪压差，会导致追踪的压差偏高，导致能耗增加，同时导致水泵效率下降。远端传感器安装位置难于确定；传感器和接线在有些工程中因距离较远或其他原困难于实施；传感器信号传输容易受到干扰；水质差时传感器的精度难于保证等。

综上所述，现有的变频泵通过读取传感器信号控制电机转速，存在可靠性差，能耗高等缺陷。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种变频控制器，省去了传感器，控制器直接依据变频器的运行参数进行控制，解决了提高了变频泵的可靠性，降低了泵的运行能耗。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种变频控制器，用于控制泵的变频器，所述控制器包括：

人机交互接口，用于接收用户设定的泵的目标运行参数；

通信板，所述通信板配置有与所述变频器连接的通信接口，用于读取所述变频器的当前运行参数；

与所述人机交互接口和所述通信板均连接的处理器，用于接收所述泵的目标运行参数和所述当前运行参数，以及通过所述通信板向所述变频器输出与所述目标运行参数、所述当前运行参数对应的调整参数；以调整所述变频器的运行状态。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述控制器还包括外壳，所述人机交互接口和所述通信接口设置于所述外壳上，所述处理器位于所述外壳内。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述外壳为箱体或柜体结构。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述人机交互接口为触摸屏。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述人机交互接口包括显示屏和按键组件。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述通信接口为RS485串行接口。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述控制器还包括与处理器连接的存储器，用于存储用户设定的泵的目标运行参数。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述存储器还用于存储预设的泵的运行参数的最低限和最高限；

所述控制器还配置有报警器，用于在所述变频器的当前运行参数高于最高限或低于最低限时，触发所述报警器发出报警信号报警。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述报警器包括报警指示灯和声音报警模块。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种变频泵，包括上述的控制器、变频器和泵；所述控制器、变频器和泵依次连接。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的变频控制器和变频泵，控制器与变频器连接，直接读取变频器的当前运行参数，而不再依靠传感器信号，实现了无传感器控制智能化，免去了传感器带来的种种麻烦，提高了系统的可靠性，减少了传感器及其接线等耗材，降低了系统的成本；同时，使得系统的体积小、重量轻。

在本实用新型实施例的启发下，采用无传感器控制在工程中的应用将会越来越广泛。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例所提供的变频控制器的结构框图；

图2为本实用新型另一实施例所提供的变频控制器的结构框图；

图3为本实用新型一实施例所提供的变频控制器的外观结构图；

图4为本实用新型一实施例所提供的变频器的结构示意图。

图标：1-变频控制器；2-变频器；3-泵；10-外壳；11-处理器；12-人机交互接口；13-通信板；14-存储器；15-报警器；121-触摸屏；151-报警指示灯。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对现有的变频泵可靠性差、能耗高的问题。本实用新型实施例提供了一种变频控制器和变频泵，以下首先对本实用新型的变频控制器进行详细介绍。

实施例一

该实施例提供了一种变频控制器，如图1所示，该实施例提供了一种变频控制器，用于控制泵的变频器。

变频控制器1包括：

人机交互接口12，用于接收用户设定的泵的目标运行参数；

通信板13，该通信板配置有与变频器2连接的通信接口，用于读取变频器2的当前运行参数；

与人机交互接口12和通信板13均连接的处理器11，用于接收泵的目标运行参数和变频器2的当前运行参数，以及通过通信板13向变频器输出与目标运行参数、当前运行参数对应的调整参数；以调整变频器的运行状态。

所述控制器与变频器之间采用串行通讯方式连接，通信接口可以是RS485串行接口、RS232串行接口或RS422串行接口。建立通讯连接后，控制器可启动变频器，在变频器自动运行时，控制器从变频器中读取实时功率、实时频率，同时，控制器向变频器给定控制量-频率，变频器通过正弦电流频率的调节控制电机转速，实现对流体流量、扬程的控制。

采用RS485总线连接时，可以采用四线制连接方式，实现点对多的双向通信，即一台控制器可以同时控制一个以上的变频器。

该实施例提供的变频控制器，直接读取变频器的当前运行参数，而不再依靠传感器信号，实现了无传感器控制，免去了传感器带来的种种麻烦，提高了系统的可靠性，减少了传感器及其接线等耗材，降低了系统的成本；同时，使得系统的体积小、重量轻。

实施例二

该实施例提供了另一种变频控制器，如图2所示，该变频控制器1包括：

人机交互接口12，用于接收用户设定的泵的目标运行参数；

通信板13，该通信板配置有与变频器2连接的通信接口，用于读取变频器2的当前运行参数；

与人机交互接口12和通信板13均连接的处理器11，用于接收泵的目标运行参数和变频器2的当前运行参数，以及通过通信板13向变频器输出与目标运行参数、当前运行参数对应的调整参数；以调整变频器的运行状态；

与处理器11连接的存储器14，用于存储用户设定的泵的目标运行参数；还用于存储预设的泵的运行参数的最低限和最高限；

与处理器11连接的报警器15，用于在变频器的当前运行参数高于最高限或低于最低限时，触发报警器发出报警信号报警。

如图3所示，该变频控制器还包括外壳10，外壳10为箱体或柜体结构。人机交互接口和通信接口设置于外壳10上，处理器11位于外壳10内部。

图3中所示的人机交互接口为触摸屏121。触摸屏121是可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，用于提供供用户输入泵的目标运行参数的交互界面。当用户采用专用工具或手指接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先设定的程式驱动各种连结装置。在该实施例中，用户可以通过人机交互接口输入泵的目标运行参数；如泵的扬程、流量等。

人机交互接口12除了采用图3中所示的触摸屏外，还可以采用另一种方式实现，例如，人机交互接口包括显示屏和按键组件的组合。其中，显示屏可以采用LCD显示屏或LED显示屏，用于提供供用户输入泵的目标运行参数的交互界面。

按键组件包括数字按键，方位按键或功能按键等。数字按键用于供用户输入数值时使用，如扬程值或流量值。方位按键用于调配显示屏上的按键响应区。功能按键可以根据实际需要设置，如无需要，也可以不设置功能按键。

报警器15包括图3中所示的报警指示灯151和声音报警模块。

在一具体实施例中，声音报警模块可以是蜂鸣器，蜂鸣器采用直流电压供电。当变频器的当前运行参数高于预设的最高限或低于预设的最低限时，蜂鸣器能发出单调的或者某个固定频率的声音，如嘀嘀嘀，嘟嘟嘟等。

具体地说，蜂鸣器可以采用压电式蜂鸣器。压电式蜂鸣器由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。报警时，接通电源后(1.5～15V直流工作电压)，多谐振荡器起振，输出1.5～2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。

蜂鸣器也可以采用电磁式蜂鸣器，电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。报警时，接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。

在另一具体实施例中，声音报警模块包括语音芯片和扬声器，用于以语音的形式进行报警。在该实施例中，报警器可以播报变频器的当前运行参数是低于最低限，还是高于最高限，更有利于用户及时查找原因并处理。

需要说明的是，变频控制器可以采用可编程逻辑控制器PLC或现场可编程门阵列FPGA。例如，采用西门子SIMATIC S7-200SMART PLC(可编程逻辑控制器)，在实时模式下具有速度快、通讯功能强大的特点，一致的模块化设计促进了低性能定制产品的创造和可扩展性的解决方案。整个系统的系列特点有：强大的性能，最优模块化和开放式通讯，结构紧凑小巧，大容量程序和数据存储器，杰出的实时响应，从而提高了质量、效率和安全性，集成的RS 485接口或者作为系统总线使用，极其快速和精确的操作顺序和过程控制，通过时间中断完整控制对时间要求严格的流程。

上述实施例一和实施例二所提供的变频控制器的工作过程如下：

开机后，处理器11通过人机交互接口12接收用户设定的泵的目标运行参数，输出初始给定频率，启动变频器2工作。在变频器工作过程中，通过通信板13实时接收变频器2的当前运行参数，监控变频器2的运行，并通过通信板13向变频器2输出与目标运行参数、当前运行参数对应的调整参数；以调整变频器的运行状态。

当变频器2的运行参数低于设定的最低限或高于设定的最高限时，控制变频器2恢复初始运行状态，同时启动报警器15报警。

需要说明的是，上述各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

实施例三

该实施例提供了一种变频泵，图4示出了该实施例所提供的变频泵的结构框图。如图4所示，该变频泵包括依次连接的变频控制器1、变频器2和泵3。其中，变频控制器1可以采用上述实施例一或实施例二中所记载的变频控制器。

在一具体实施例中，变频控制器1可以包括可编程逻辑控制器PLC，通讯板、触摸屏和柜体，变频控制器1采用PLC控制器，在实时模式下具有速度快、通讯功能强大的特点，一致的模块化设计促进了低性能定制产品的创造和可扩展性的解决方案。变频控制器1通过直接读取变频器2的运行参数，实现泵的自动控制，取代了传统传感器的应用，解决了传感器带来的能耗问题和成本问题，具备节能高效，结构简单，成本低廉，延迟水泵寿命等特点。

本实施例提供的变频泵，PLC控制器与变频器采用串行通讯方式，利用常用的RS485通讯方式，在变频器自动运行时，建立通讯连接，PLC可启动变频器，PLC从变频器中读取实时功率、实时频率，PLC向变频器给定控制量-频率，变频器通过正弦电流频率的调节控制电机转速，实现对流体流量、扬程的控制。

本实施例的变频泵，由于采用强大的性能，最优模块化和开放式通讯，结构紧凑小巧，大容量程序和数据存储器，杰出的实时响应能力的PLC控制器，从而提高了质量、效率和安全性。

本实施例所提供的变频泵，其实现原理及产生的技术效果和前述变频控制器实施例相同，为简要描述，变频泵实施例部分未提及之处，可参考前述变频控制器实施例中相应内容。

本实用新型实施例提供的变频控制器和变频泵具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。