一种多控制模式的水泵控制柜的制作方法

本发明涉及自动化控制设备技术领域，尤其涉及应用于污水收集和处理系统的自动化控制设备，具体涉及一种多控制模式的水泵控制柜。

背景技术：

水泵控制柜作为水泵的配套设备，用于实现各种水泵启停控制、运行状态指示等功能，另外控制柜还具有过载、短路、漏水等多种保护，已广泛应用于供水、排水、灌溉和污水处理等多种场合的水泵控制。目前市面上供应的水泵控制柜控制方式多为浮球、PLC控制和手动按钮控制，启动方式多为星三角降压启动和自耦降压启动。

浮球控制原理简单、价格低廉，但是浮球存在易被悬浮物缠绕、维护难度大等问题。PLC控制可靠性高、扩展性强，但是存在价格高昂、维护成本高等缺点。水泵启动方式除了有星三角降压启动和自耦降压启动外，还有软启动和变频启动。降压启动成本低，但是噪音高、维护量大；变频器启动电流小、控制精度高，但是控制难度大、造价高；软启动控制简单、易维护，性价比较高。

上述水泵控制方式各有优缺点，但是控制功能单一，特别是在污水收集和处理环节，特殊工况不能仅仅通过单一的自动或手动进行控制，常规的控制方式已经无法满足多种场合的不同功能要求，而且目前污水泵站大部分已采取无人值守的管理模式，因此对水泵控制功能提出了更高的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单、易于实现且成本低的多控制模式的水泵控制柜，控制方式多样、保护功能齐全，可满足特殊工况的水泵控制要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种多控制模式的水泵控制柜，包括柜体结构以及设置在柜体内的三相四线接线盒、由主回路电路和控制回路电路构成的电气回路，所述主回路电路包括软启动器、断路器，所述软启动器的电源端通过断路器连接至三相四线接线盒，所述软启动器的输出端连接水泵电机，所述控制回路电路包括空气开关、中间继电器、时间继电器以及设在柜门上的一级开关、二级开关、三级开关、按钮开关、液位控制开关，控制回路电路的输入端通过空气开关连接在三相四线接线盒上，控制回路电路的输出端连接软启动器的控制端，通过控制回路电路中一级开关、二级开关、三级开关、按钮开关、液位控制开关的组合使用使得水泵控制柜具有远程和就地、手动和自动、时间和液位多种控制功能，可实现水泵多模式启停控制。

作为本发明的一种改进，一级开关的一端连接空气开关，另一端连接二级开关的一端，二级开关的另一端一方面连接按钮开关，另一方面通过中间继电器连接三级开关的一端，三级开关的另一端连接液位控制开关和时间继电器，所述柜体内设有外部辅助设备接口，外部辅助设备包括超声波液位计、浮球开关和中央控制器，超声波液位计、浮球开关和中央控制器均通过外部辅助设备接口连接至柜体内的电气回路中，具体是，所述超声波液位计的输入端连接液位控制开关，输出端连接软启动器的控制端，所述中央控制器连接在一级开关和二级开关之间，所述浮球开关通过中间继电器连接按钮开关。

作为本发明的一种改进， 所述柜体内还设有浮球开关和硬保护开关，所述浮球开关设置在集水池底端，浮球开关连接在硬保护开关的一端，用于液位计失效保护，防止干抽而损坏水泵，硬保护开关用于硬保护投入与退出的切换。

作为本发明的一种改进， 所述一级开关、二级开关、三级开关均采用三档旋钮开关，所述一级开关用于远程和就地控制模式切换，二级开关用于就地控制模式下的自动和手动控制模式切换，三级开关用于自动控制模式下的时间和液位控制模式切换。

作为本发明的一种改进， 所述超声波液位计具有高高限、高限、低限、低低限4种液位报警阈值，4种液位报警阈值能够通过液位控制开关（五档万能转换开关）进行选择。当液位超过高高限或高限限制值、液位低于低限或低低限限制值后，超声波液位计输出开关量节点信号，用于控制水泵启停。

作为本发明的一种改进， 所述柜体内还设有水泵故障报警器和24V电源，所述水泵故障报警器通过24V电源供电，水泵故障报警器的故障报警节点接入水泵控制器，水泵故障报警器的输出端连接软启动器的故障控制端，水泵故障报警器中设有浸水、泄露、湿度、超温、轴温5种报警信号输出支路，5条输出支路并联后接入1条总故障报警信号输出线路，1条总故障报警信号输出线路引出作为水泵故障报警器的输出端。

作为本发明的一种改进， 所述柜体内还设有稳压电源，所述稳压电源的输入端连接三相四线接线盒，输出端分别连接软启动器和水泵故障报警器。

作为本发明的一种改进，所述柜体前门上设有电压表、电流表、温控器、第一至第五指示灯、蜂鸣器、温度传感器、散热风扇，所述柜体内还设有电流变送器、电流传感器，所述电流传感器接入三相四线接线盒，所述电压表连接电源两端，所述电流表和电流变送器的输入端均连接电流传感器，电流变送器的输出端连接外部辅助设备接口，中央控制器连接外部辅助设备接口，所述蜂鸣器连接软启动器，蜂鸣器用于故障音效报警，所述第一至第五指示灯接入至控制回路电路中，指示灯用于水泵控制柜运行状态显示，所述温控器的输入端接温度传感器，输出端接散热风扇。

作为本发明的一种改进， 所述时间继电器的数量为2个，一个时间继电器用于设定开泵时间，另一个时间继电器用于设定停泵时间；所述中间继电器的数量为6个，中间继电器用于配合一级开关、二级开关、三级开关、液位控制开关、硬保护开关实现对水泵进行多控制模式循环启停。所述时间继电器包括第一时间继电器、第二时间继电器，第一时间继电器的通电延时线圈接第二时间继电器的常闭触点，第一时间继电器的常开触点接第二时间继电器的通电延时线圈，所述中间继电器包括第一至第六中间继电器，第一中间继电器和第四中间继电器的常开触点接二级开关，第一中间继电器和第二中间继电器的常闭触点接三级开关，第二中间继电器的常开触点接一级开关，第三中间继电器的常开触点并联在按钮开关的两端，第三中间继电器的常闭触点接硬保护开关，第四中间继电器的常闭触点接第一时间继电器的常闭触点，第五中间继电器和第六中间继电器的常开触点接在按钮开关和硬保护开关之间，第五中间继电器的常闭触点接在软启动器的故障控制端，第六中间继电器的常闭触点接在水泵故障报警器的输出端。

作为本发明的一种改进，在柜体中将主回路和控制回路分层布局，将控制回路中的中间继电器、时间继电器、故障报警器、稳压电源等器件放置在柜体内上部，而将主回路中的断路器和软启动器等器件根据电路走向，采用上下两层布置。

相对于现有技术，本发明所提出的水泵控制柜的整体结构设计巧妙，通过一级开关、二级开关、三级开关、液位控制开关、硬保护开关结合多个中间继电器的配合使用，使其具有远程和就地控制、手动和自动控制、时间和液位控制多种控制模式，可实现水泵多模式启停控制，用户可根据现场不同的需求选择不同的控制模式，其中，远程控制为外接中央控制器控制，就地为现场控制，具体可分为手动和自动控制，手动控制通过按下不同按钮开关进行启停水泵，自动控制又分为时间控制和液位控制，时间控制即按照通过设定的时间由时间继电器循环控制启停水泵，液位控制是按照通过超声波液位计测定的集水池液位高度，利用液位计超高限、高限、低限、超低限报警信号进行水泵启停控制，这四种报警信号可以通过液位控制开关选择，以搭配其他水泵控制柜进行联动；此外，还利用浮球开关进行最终硬保护，并通过硬保护开关进行硬保护的投入和退出选择，实现了控制柜对水泵的硬件保护功能，包含过流、泄露、温度及湿度等水泵启停保护信号，从而防止水抽干后水泵继续运行而损坏水泵；因此，该水泵控制柜具有功能完备、控制模式多样化、实用性强及造价低等优点，可满足特殊工况的水泵控制要求。

附图说明

图1为本发明所提出的水泵控制柜的柜体前门示意图。

图2为本发明所提出的水泵控制柜的柜体内部器件布局图。

图3为本发明所提出的水泵控制柜的主回路电路图。

图4为本发明所提出的水泵控制柜的控制回路电路图。

图5为本发明所提出的水泵控制柜的水泵故障报警器示意图。

图6为本发明所提出的水泵控制柜的水泵故障报警器电路图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。

如图1-4所示，一种多控制模式的水泵控制柜，包括柜体结构以及设置在柜体内的三相四线接线盒、由主回路电路和控制回路电路构成的电气回路，所述主回路电路包括软启动器RQ、断路器QF，所述断路器QF采用塑壳断路器，用于控制工作电源及过载保护，所述软启动器RQ的电源端通过断路器QF连接至三相四线接线盒，所述软启动器RQ的输出端连接水泵电机，所述控制回路电路包括空气开关Q1、中间继电器K1-K6、时间继电器T1-T2以及设在柜门上的一级开关S1、二级开关S2、三级开关S3、按钮开关S5和S6、硬保护开关S4、液位控制开关S7，控制回路电路的输入端通过空气开关Q1连接在三相四线接线盒上，通过控制回路电路中一级开关S1、二级开关S2、三级开关S3、按钮开关S5和S6、硬保护开关S4、液位控制开关S7的组合使用使得水泵控制柜具有远程和就地、手动和自动、时间和液位多种控制功能，可实现水泵多模式启停控制。水泵控制柜具有功能完备、实用性强、造价低等优点。

其中，所述一级开关S1、二级开关S2、三级开关S3均采用三档旋钮开关，用于控制模式切换，所述一级开关S1用于远程和就地控制模式切换，二级开关S2用于就地控制模式下的自动和手动控制模式切换，三级开关S3用于自动控制模式下的时间和液位控制模式切换。一级开关S1的一端连接空气开关Q1，另一端连接二级开关S2的一端，二级开关S2的另一端一方面连接按钮开关S5和S6，另一方面通过中间继电器K4连接三级开关S3的一端，三级开关S3的另一端连接液位控制开关S7和时间继电器。所述柜体内设有外部辅助设备接口，外部辅助设备包括超声波液位计、浮球开关和中央控制器，超声波液位计、浮球开关和中央控制器均通过外部辅助设备接口连接至柜体内的电气回路中，具体是，所述超声波液位计的输入端连接液位控制开关，输出端连接软启动器RQ的控制端，超声波液位计用于测量集水池水位及越限设定与报警。所述中央控制器具体采用PLC控制器，并将PLC控制器连接在一级开关S1和二级开关S2之间，所述硬保护开关S4通过中间继电器K5和K6连接按钮开关S5和S6，控制回路电路的输出端连接软启动器RQ的控制端。所述软启动器RQ采用高可靠性设备，用于水泵软启停及保护，其软启动时间可设定，额定容量满足大功率水泵要求，可兼容低功率水泵，另外，其内置旁路接触器，具有内部故障诊断和水泵电阻测量功能，保护电流和启动时间可设定，启动噪音小。所述按钮开关S5和S6采用自复位平头按钮，用于就地启停水泵，其中按钮开关S5用于启动水泵，按钮开关S6用于停泵。

所述超声波液位计具有高高限、高限、低限、低低限4种液位报警阈值，4种液位报警阈值能够通过液位控制开关S7进行选择。所述液位控制开关按钮开关S7采用五档万能转换开关，当液位超过高高限或高限限制值、液位低于低限或低低限限制值后，超声波液位计输出开关量节点信号，用于控制水泵启停。

另外，所述水泵控制柜体还包括浮球开关和硬保护开关S4，所述浮球开关设置在集水池底端，浮球开关电连接在硬保护开关S4的一端。对水泵的硬保护控制是通过硬保护开关S4和浮球开关相结合实现，硬保护开关S4采用二档旋钮开关，用于硬保护投入与退出的切换，硬保护主要是防止控制失灵，集水池水被抽干而水泵继续工作导致水泵损坏。

所述时间继电器的数量为2个，一个时间继电器T1用于设定开泵时间，另一个时间继电器T2用于设定停泵时间；所述中间继电器的数量为6个，中间继电器用于配合一级开关S1、二级开关S2、三级开关S3、液位控制开关S7、硬保护开关S4实现对水泵进行多控制模式循环启停。

所述时间继电器包括第一时间继电器T1、第二时间继电器T2，第一时间继电器T1的通电延时线圈接第二时间继电器T2的常闭触点，第一时间继电器T1的常开触点接第二时间继电器T2的通电延时线圈，所述中间继电器包括第一至第六中间继电器，第一中间继电器K1和第四中间继电器K4的常开触点接二级开关S2，第一中间继电器K1和第二中间继电器K2的常闭触点接三级开关S3，第二中间继电器K2的常开触点接一级开关S1，第三中间继电器K3的常开触点并联在按钮开关S5的两端，第三中间继电器K3的常闭触点接硬保护开关S4，第四中间继电器K4的常闭触点接第一时间继电器T1的常闭触点，第五中间继电器K5和第六中间继电器K6的常开触点接在按钮开关S5和硬保护开关S4之间，第五中间继电器K5的常闭触点接在软启动器RQ的故障控制端，第六中间继电器K6的常闭触点接在水泵故障报警器AM1的输出端。可实现远程和就地、手动和自动、时间和液位等多模式启停控制。

所述柜体前门上设有电压表V、电流表A、温控器TS、第一至第五指示灯H1- H5、蜂鸣器H6、散热风扇，所述柜体内还设有电流变送器B1、电流传感器，所述电流传感器接入三相四线接线盒，所述电压表V连接电源两端，用于测量电源电压，所述电流表A和电流变送器B1的输入端均连接电流传感器，电流表A用于测量水泵运行电流，电流变送器B1的输出端连接外部辅助设备接口，中央控制器连接外部辅助设备接口，所述蜂鸣器H6连接软启动器RQ，蜂鸣器H6用于故障音效报警，所述第一至第五指示灯接入至控制回路电路中，指示灯选用高亮度LED指示灯，用于水泵控制柜运行状态及故障报警显示，其中，第一指示灯H1用于工作电源指示，第二指示灯H2用于水泵运行工作指示，第三指示灯H3用于水泵停止工作指示，第四指示灯H4用于水泵故障指示，第五指示灯H5用于软起故障指示，并选用不同颜色用以代表不同的状态，直观显示，方便区别。所述温控器TS的输入端接温度传感器，输出端接散热风扇。

所述柜体内还设有稳压电源P1，所述稳压电源P1的输入端连接三相四线接线盒，输出端分别连接软启动器RQ和水泵故障报警器AM1。

在柜体中将主回路和控制回路分层布局，将控制回路中的中间继电器K1-K6、时间继电器T1-T2、故障报警器AM1、稳压电源P1等器件放置在柜体内上部，而将主回路中的断路器QF和软启动器RQ等器件根据电路走向，采用上下两层布置。

将一级开关S1、二级开关S2、三级开关S3、液位控制开关S7、硬保护开关S4、按钮开关S5和S6、电压表V、电流表A、温控器TS、第一至第五指示灯H1- H5、蜂鸣器H6以及散热风扇等器件合理布局在柜体前门上，方便工作人员操作与巡检。

为了对水泵实现保护，在柜体内还设有水泵故障报警器AM1，如图5所示，所述水泵故障报警器AM1通过24V电源供电，水泵故障报警器AM1的故障报警节点接入水泵控制器，水泵故障报警器AM1的输出端连接软启动器RQ的故障控制端，水泵故障报警器AM1中设有浸水、泄露、湿度、超温、轴温5种报警信号输出支路，5条输出支路并联后接入1条总故障报警信号输出线路，1条总故障报警信号输出线路引出作为水泵故障报警器AM1的输出端。

如图6所示，以浸水报警诊断为例，当浸水报警信号输入至报警器，中间继电器k1吸合，k1的2路节点信号分别用于指示灯显示和总故障报警，5种报警中间继电器节点采用并联的方式，当至少有1路报警信号输入时，总报警继电器k6吸合，并将k6常开节点信号输出至图5中K6继电器，用于保护水泵。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。