一种基于DMX512协议的三相水泵调速控制柜的制作方法

本发明涉及喷泉控制领域，尤其涉及一种用于喷泉控制的基于dmx512协定的三相水泵调速控制柜。

背景技术：

水泵是为喷泉水秀中最基本最重要的元素-『水』之载体。目前国内三相380v水泵的电机的工作控制通常采用变频器实现，但喷泉水秀工作过程中，人们主动或被动与水体接触，为了避免喷泉漏电相关安全事故发生，高压用电安全最重要的考虑因素之一，由于传统的变频器在使用上无法在前端加上漏电保护器，因为传统使用变频器运行的时候，存在系统的pwm(脉冲宽度调制)和pam(脉冲幅度调制)的情况，输出的是超过几千hz的高频脉冲电压波形，输出电压为快速跃变的脉冲高频电压，会产生大量的谐波，三相电源线对于同样的电机同样的分布电容，漏电电流就会大大的增加，从而造成漏电保护开关频繁跳闸。因此大部分的公司厂商的措施是使用加上隔离变压器于变频器前端来保护人身安全，例如：申请号为201520502715.7的实用新型公开了一种水池内ac380v潜水泵的安全保护系统。采用三相四线制380v交流电源供电，三相隔离变压器的次级端顺次连接第一漏电保护器、第二漏电保护器、变频器和潜水泵的三相交流电机；交流电源的中性线n直接接地，潜水泵的机壳通过pu保护电缆与三相隔离变压器次级的中性线n’相连接构成接零保护。本实用新型采用三相隔离变压器将该隔离变压器次级侧下游系统与外电网分离，免受外电网干扰，外电网的异常过电压冲击可通过与大地连接的金属屏蔽层释放，保护变压器初次级之间的绝缘。在发生异常致使系统与大地发生电气连接时，将优先触发动作切断电源，确保经过人体的漏电电流处于安全范围，以保护人员生命安全。

但是经过长期使用过程中发现如下问题：

(1)变频器与隔离变压器的组合使用，不管是在体积或是重量上皆为极大的负担，因此传统喷泉水秀控制机房往往要求比较大的面积与特殊的散热需求，控制电柜更因变频器与隔离变压器的组合而造成搬运、安装的不方便以及电柜间讯号的相互干扰。

(2)因为大部分的交流电有一根是接大地的。任一相线(火线)与大地之间有220v的电位差。所以人接触火线时就会触电。隔离变压器的初，次级之间没有电的联系，而是通过电磁感应产生的电压，次级的三线都不接地，次级任一线与大地之间没有电位差。所以人接触任一线不会触电。但如果因为电缆防水施工失误、电线破皮或被动物咬穿...等状况出现，造成隔离变压器输出端中的两线或三线同时漏电，人接触到一样会因为不同电相之间的电位差(380v)而产生触电，造成危险。

(3)特别是现有的plc中，通过是整个0-5v或者0-10v或者是0-20ma输出信号全范围线性控制，但是在喷泉控制的特殊场合，全范围线性控制会使得在喷泉经常起作用的信号范围不能精确控制，而在喷泉不经常起作用的范围实行了大量控制资源的浪费；更加的，在喷泉堵住，或者喷泉管路炸裂等特殊情况，plc控制中并没有体现优越性。

变频器输出的电缆线因高频的电力变化会产生极大的信号干扰，面对喷泉水秀使用大量的高压水泵，所造成的信号干扰更是难以估量。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种和喷泉水泵紧密结合的基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜，它包括：dmx512控台,dmx512控台用于发送dmx512控制信号；dmx512信号解码器，dmx512控台的输出通道连接至dmx512信号解码器的dmx512信号输入端，dmx512信号解码器用于对dmx512控制信号进行解码；平衡模块，平衡模块用于平衡dmx512信号解码器输出的解码信号，使得各个三相可控硅调压模块之间的信号同步性提高以及信号强度差异性减小，从而使得由各个三相可控硅调压模块对应控制的各个水泵电机处于同步状态，dmx512信号解码器和平衡模块通过0-5v电连接；三相可控硅调压模块，每个dmx512信号解码器的解码输出端连接至若干个三相可控硅调压模块的控制信号输入端，从而将dmx512控制信号解码后获得解码信号发送至若干个三相可控硅调压模块；水泵，三相可控硅调压模块的高压输出端连接至水泵的电源输入端，从而通过三相可控硅调压模块控制水泵的电机工作。dmx512控台可以是专门的dmx512控台,也可以是上位机。dmx512控台可以控制多台dmx512信号解码器，每一台dmx512信号解码器都设置有地址。dmx512信号解码器可以相互电连接，所以dmx512控台控制多台dmx512信号解码器可以只连接一台dmx512信号解码器，节省了dmx512控台。

作为优选，本发明中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜，平衡模块包括处理器、电流检测器、电压检测器和温度传感器，电流检测器、电压检测器和温度传感器都和处理器的模拟信号输入端口电连接，处理器为arm处理器，dmx512信号解码器和处理器的模拟信号接收端口电连通。处理器可以连接多个电流检测器、多个电压检测器、多个温度传感器，电流检测器检测分为第一类电流检测器和第二类电流检测器，电压检测器分为第一类电压检测器和第二类电压检测器，第一类电流检测器检测输入三相可控硅调压模块的各个相的电流，第一类电压检测器检测输入三相可控硅调压模块的各个相的电压，第二类电流检测器检测输出三相可控硅调压模块的各个相的电流，第二类电压检测器检测输出三相可控硅调压模块的各个相的电压，温度传感器检测三相可控硅调压模块的温度，第一类电流检测器、第二类电流检测器、第一类电压检测器、第二类电压检测器、温度传感器都和处理器电连接。第一类电流检测器检测各输入相的电流，第一类电压检测器检测各个入相的电压，第二类电流检测器检测各个输出相的电流，第二类电压检测器检测各个输出相的电压，温度传感器以检测温度以防止三相可控硅调压模块，并且可以对三相可控硅调压模块进行调节，以防止温度漂移等。

作为优选，本发明中的的基于dmx512协议的三相水泵调速柜，其特征在于：处理器的控制方法为处理器的收集电流检测器、电压检测器和温度传感器的模拟信号，并将这些信号通过处理器内的a/d模块转化为数字信号，之后将电流检测器信号存入内存变量im，将电压检测器的信号存入变量um中，将温度传感器存入变量tm中,输出到三相可控硅调压模块的控制信号存入变量out中，然后通过一定的控制方法进行对输出到三相可控硅调压模块的控制信号的调节。这里不将dmx512信号解码器进行数字化处理的原因是，在紧急时刻，如果平衡模块坏了可以直接将dmx512信号解码器的模拟信号接入三相可控硅调压模块。

作为优选，本发明中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜，三相可控硅调压模块包括三相移相触发电路、单向可控硅、rc阻容吸收回路、电源电路以及移相调压模块，移相调压模块则根据控制信号的高低，从交流电原始波型撷取想要之部分，并舍弃不要的部分后输出，三相移相触发电路负责管理撷取电源的部分进而控制单相可控硅持续的开关来导通以及切断电路来输出想要的波型，rc阻容吸收回路负责吸收因密集开关电源而产生的过压以及过电流突波现象，保持输出电路的稳定性；电源电路负责整个模块中的集成电路供应稳定的电源。

作为优选，本发明中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜，dmx512控台的输出口和mx512信号解码器d-、d+端电连接，mx512信号解码器的1-5v端和平衡模块的1端电连接，mx512信号解码器的com端和平衡模块的3端电连接，平衡模块的2端和三相可控硅调压模块的0-10v口电连接，平衡模块的4端和三相可控硅调压模块的com端电连接。三相可控硅调压模块的控制电压口为0-10v口，而dmx512信号解码器的输出电压为0-5v，因为由于在设计的时候有冗余，所以一般不会让三相可控硅调压模块全功率运转，一般在低功率运转，所以在紧急时刻才可以将dmx512信号解码器接三相可控硅调压模块。

作为优选，本发明中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜，电流检测器为电流互感器，电压检测器为电压互感器。电流互感器和电压互感器使用简单，而且可以直接接arm处理器的模拟端口，使用方便。

作为优选，本发明中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜，dmx512控台和dmx512信号解码器通过3pin接口连接，第一pin为gnd，第二pin为d-，第三pin为d+，d-和d+之间为差分信号，dmx512控台和dmx512信号解码器为串行通讯。串口差分通讯能够具有极强的抗电磁干扰的能力，实现数据传输的准确性。

作为优选，本发明中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜，水泵由三相电供电，三相电线l1、l2、l3都接漏电保护器、之后接漏电保护器交流接触器，之后接三相可控硅调压模块。使用了dmx512可以直接接漏电保护器，方便安全，不像原来需要使用变频器与隔离变压器的组合。本实施例中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜体积和重量都大大减少，方便了安装进控制机房，而且省却了很多散热设备。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜省去了变频器从而降低了谐波，也防止了变频器输出的电缆线因高频的电力变化会产生极大的信号干扰。简化了电气设施的布置，不用隔离变压器，使得安全性得到提升，因为电缆防水施工失误、电线破皮或被动物咬穿等状况出现，造成隔离变压器输出端中的两线或三线同时漏电，人接触到一样会因为不同电相之间的电位差(380v)而产生触电，造成的危险使用dmx512控台进行控制，调节了控制电压的控制范围和指令码的映射关系，使得和喷泉的使用状态更加匹配，提高了调节精度。

附图说明

图1是本发明实施例的多台三相水泵调速控制柜的布线连接图。

图2是本发明实施例的一台三相水泵调速控制柜的布线连接图。

图3是本发明实施例的三相水泵调速控制柜的部分结构布线连接图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1-图3，该基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜包括：dmx512控台、dmx512信号解码器、平衡模块。本实施例中，基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜和水泵组成基于dmx512协议的三相水泵调速控制系统，dmx512控台用于发送dmx512控制信号；dmx512控台的输出通道连接至dmx512信号解码器的dmx512信号输入端，dmx512信号解码器用于对dmx512控制信号进行解码；平衡模块用于平衡dmx512信号解码器输出的解码信号，使得各个三相可控硅调压模块之间的信号同步性提高以及信号强度差异性减小，从而使得由各个三相可控硅调压模块对应控制的各个水泵电机处于同步状态，dmx512信号解码器和平衡模块通过0-5v电连接；三相可控硅调压模块，每个dmx512信号解码器的解码输出端连接至若干个三相可控硅调压模块的控制信号输入端，从而将dmx512控制信号解码后获得解码信号发送至若干个三相可控硅调压模块；水泵，三相可控硅调压模块的高压输出端连接至水泵的电源输入端，从而通过三相可控硅调压模块控制水泵的电机工作。dmx512控台可以是专门的dmx512控台,也可以是上位机。dmx512控台可以控制多台dmx512信号解码器，每一台dmx512信号解码器都设置有地址。dmx512信号解码器可以相互电连接，所以dmx512控台控制多台dmx512信号解码器可以只连接一台dmx512信号解码器，节省了dmx512控台。

本实施例中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制系统，平衡模块包括处理器、电流检测器、电压检测器和温度传感器，电流检测器、电压检测器和温度传感器都和处理器的模拟信号输入端口电连接，处理器为arm处理器，dmx512信号解码器和处理器的模拟信号接收端口电连通。处理器可以连接多个电流检测器、多个电压检测器、多个温度传感器，电流检测器检测分为第一类电流检测器和第二类电流检测器，电压检测器分为第一类电压检测器和第二类电压检测器，第一类电流检测器检测输入三相可控硅调压模块的各个相的电流，第一类电压检测器检测输入三相可控硅调压模块的各个相的电压，第二类电流检测器检测输出三相可控硅调压模块的各个相的电流，第二类电压检测器检测输出三相可控硅调压模块的各个相的电压，温度传感器检测三相可控硅调压模块的温度，第一类电流检测器、第二类电流检测器、第一类电压检测器、第二类电压检测器、温度传感器都和处理器电连接。第一类电流检测器检测各输入相的电流，第一类电压检测器检测各个入相的电压，第二类电流检测器检测各个输出相的电流，第二类电压检测器检测各个输出相的电压，温度传感器以检测温度以防止三相可控硅调压模块，并且可以对三相可控硅调压模块进行调节，以防止温度漂移等。

本实施例中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制柜，其特征在于：处理器的控制方法为处理器的收集电流检测器、电压检测器和温度传感器的模拟信号，并将这些信号通过处理器内的a/d模块转化为数字信号，之后将电流检测器信号存入内存变量im，将电压检测器的信号存入变量um中，将温度传感器存入变量tm中,输出到三相可控硅调压模块的控制信号存入变量out中，然后通过一定的控制方法进行对输出到三相可控硅调压模块的控制信号的调节。这里不将dmx512信号解码器进行数字化处理的原因是，在紧急时刻，如果平衡模块坏了可以直接将dmx512信号解码器的模拟信号接入三相可控硅调压模块。

本实施例中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制系统，三相可控硅调压模块包括三相移相触发电路、单向可控硅、rc阻容吸收回路、电源电路以及移相调压模块，移相调压模块则根据控制信号的高低，从交流电原始波型撷取想要之部分，并舍弃不要的部分后输出，三相移相触发电路负责管理撷取电源的部分进而控制单相可控硅持续的开关来导通以及切断电路来输出想要的波型，rc阻容吸收回路负责吸收因密集开关电源而产生的过压以及过电流突波现象，保持输出电路的稳定性；电源电路负责整个模块中的集成电路供应稳定的电源。

本实施例中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制系统，dmx512控台的输出口和mx512信号解码器d-、d+端电连接，mx512信号解码器的1-5v端和平衡模块的1端电连接，mx512信号解码器的com端和平衡模块的3端电连接，平衡模块的2端和三相可控硅调压模块的0-10v口电连接，平衡模块的4端和三相可控硅调压模块的com端电连接。三相可控硅调压模块的控制电压口为0-10v口，而dmx512信号解码器的输出电压为0-5v，因为由于在设计的时候有冗余，所以一般不会让三相可控硅调压模块全功率运转，一般在低功率运转，所以在紧急时刻才可以将dmx512信号解码器接三相可控硅调压模块。

本实施例中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制系统，电流检测器为电流互感器，电压检测器为电压互感器。电流互感器和电压互感器使用简单，而且可以直接接arm处理器的模拟端口，使用方便。

本实施例中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制系统，dmx512控台和dmx512信号解码器通过3pin接口连接，第一pin为gnd，第二pin为d-，第三pin为d+，d-和d+之间为差分信号，dmx512控台和dmx512信号解码器为串行通讯。串口差分通讯能够具有极强的抗电磁干扰的能力，实现数据传输的准确性。

本实施例中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制系统，水泵由三相电供电，三相电线l1、l2、l3都接漏电保护器、之后接漏电保护器交流接触器，之后接三相可控硅调压模块。使用了dmx512可以直接接漏电保护器，方便安全，不像原来需要使用变频器与隔离变压器的组合。本实施例中的基于dmx512协议的三相水泵调速控制系统体积和重量都大大减少，方便了安装进控制机房，而且省却了很多散热设备。

本实施例的控制柜设置平衡模块具备以下优点：平衡模块可以实时侦测进电如进电有缺相、过压、低压等状况则可停止输出并于机箱前端的屏幕显示，如一切正常则显示进电之电压以及现在的总电流。平衡模块可以实时侦测独立模块输出电压与电流，并可以根据实际输出状况调整控制电压让所有模块能在同样的dmx512数值下够输出一样的电压。同时可以根据人工输入不同电机的参数，在电机过电流超速或堵转时能切断输出进而保护电机。平衡模块可以实时侦测三相调压模块的工作温度，如有过温则自动停止输出以保护模块。平衡模块可以人工设定调整输出电压曲线，以能实现符合线性控制三相水泵的目的。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。