便携式消防泵、控制系统及供电电路的制作方法

1.本实用新型涉及消防泵领域，具体地说是一种便携式消防泵、控制系统及供电电路。


背景技术：

2.目前，传统便携式消防泵通常采用内燃机作为水泵的动力源，而采用内燃发动机会存在若干不足：一是燃烧过程中所产生大量废弃排放物会对环境造成污染；同时噪音较大，会严重干扰现场的战术沟通。其次，内燃发动机需要定期进行保养维护，若保养不当则很容易发生故障，影响设备可靠性。最后，传统内燃机便携消防泵无法在加油站、仓库等禁火易燃区域使用。


技术实现要素：

3.本实用新型针对传统便携式消防泵使用内燃机作为动力驱动，存在污染大、噪音大、震动大、维护困难等缺点，旨在提供一种便携式消防泵、控制系统及供电电路。
4.为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案包括主控模块，所述主控模块与直流无刷控制器、锂电池模组通讯连接；其中，直流无刷控制器控制控制作为动力源的直流无刷电机的启停、调速；锂电池模组对直流无刷电机、直流无刷控制器和主控模块供电。
5.其中，主控模块与直流无刷控制器采用modbus ascii协议进行通讯，通过报文收发实现主控模块对直流无刷电机进行启停调速、电机状态采集和故障采集等功能。
6.其中，主控模块与锂电池模组采用rs485总线进行通讯，通过报文收发实现主控模块对锂电池模组的实时电量采集、电压采集、充放电电流采集、电芯状态采集和故障采集等功能。
7.其中，主控模块为plc。
8.其中，还包括驱动引水旋片泵的直流有刷电机，主控模块通过继电器控制电路对所述直流有刷电机进行启停控制。
9.其中，在引水电机电路中串联可实现过流保护的热继电器。
10.其中，主控模块的模拟量输入模块与正压压力变送器、和/或负压压力变送器、和/或流量变送器、和/或人机交互模块通信连接。
11.一种基于上述控制系统的供电电路，包括控制锂电池组给直流无刷控制器、直流有刷电机供电的主电路，主电路的正极线、负极线分别与直流无刷控制器两端接通。
12.其中，还包括控制电路，控制电路通过降压稳压器降压，并给模拟量输入模块、和/或正压压力变送器、和/或负压压力变送器、和/或流量变送器、和/或人机交互模块供电。
13.其中，锂电池组的第二正极线依次经直流接触器、热继电器而接通直流有刷电机的正极，第二负极线接通直流有刷电机的负极；可通过控制直流接触器线圈的吸合动作实现直流有刷电机的启停。
14.一种便携式消防泵，包括上述的控制系统，和/或上述的供电电路。
15.和现有技术相比，本实用新型通过使用锂电池模组供电、直流无刷电机作为动力源，运行中不会产生废气污染环境；设备安静平稳，不会影响现场战术沟通，并且直流无刷电机无需经常保养，可靠性更高；并且可以在加油、加气站等禁止明火的区域安全使用。
附图说明
16.图1是供电电路的电气结构图；
17.图2是控制系统的通讯网络拓扑图；
18.图3是便携式消防泵的结构示意图；
19.图4是电控盒的结构示意图；
20.参见附图：水泵1、电控盒2、直流无刷电机3、旋片泵4、600w直流有刷电机 5、电磁水阀6、锂电池模组7、流量变送器8、正负压力变送器9、直流无刷电机控制器10；热继电器21、直流接触器22、空气开关23、plc拓展模块24、 plc25、直流降压稳压器26。
具体实施方式
21.现结合附图对本实用新型作进一步地说明。参见图2和图3，图2和图3展示的是便携式消防泵控制系统的实施例，本实施例采用锂电池模组供电、直流无刷电机作为水泵的动力源、600w直流有刷电机作为引水泵动力源、plc(可编程逻辑控制器)作为主控模块、触摸屏作为人机交互方式，此外还有流量变送器、电磁水阀、正负压力变送器以及电控盒。电控盒中包括plc拓展模块、plc、直流降压稳压器、空气开关、直流接触器和热继电器。
22.参见图3，本实施例采用直流无刷电机代替内燃机作为便携式消防泵的动力源，使用直流无刷控制器对直流无刷电机的启停转速进行控制，使用锂电池组作为直流无刷电机以及控制电路的供电系统。使用直流有刷电机带动旋片泵旋转实现引水，同时增加热继电器对直流有刷电机的堵转过流进行保护。
23.本实施例中的主控模块采用plc控制，plc与直流无刷控制器采用工业通讯协议(采用modbus ascii)进行通讯，通过报文收发实现plc对直流无刷电机进行启停调速，电机状态采集，故障采集等功能；同时plc与锂电池模组也采用工业通讯的协议(采用rs485)进行通讯，通过报文收发实现plc对锂电池模组的实时电量采集、电压采集、充放电电流采集、电芯状态采集，故障采集等功能。
24.作为优选，plc还通过继电器控制电路对引水直流有刷电机进行启停操作，并且在引水电机电路中串联热继电器，对引水电机进行过流保护。
25.作为优选，plc扩展模拟量采集模块，采集压力变送器和流量变送器的模拟量信号，从而对水泵进口负压，出口正压以及出口流量进行采集监控。
26.作为优选，人机交互模块hmi使用触摸屏与plc进行通讯，使用触摸屏对设备进行操作，同时将plc采集到的数据再触摸屏上进行展示，实现设备的人机交互功能。
27.参见图2，plc和锂电池组之间采用rs485的通讯方式，建立通讯成功后，plc 作为主站可以通过收发报文采集锂电池模组当前的容量、电压、充放电电流、充电器次数、电芯状态、故障代码等等信息，也可以对锂电池模组进行通电、断电、复位等操作。同时plc和直流无刷控制器之间采用modbusascii的通讯方式，建立通讯成功后，plc作为主站可以通过收发报文对直流无刷电机进行启动、停止、调速等控制，同时还以对电机相电流、电机当前
转速、故障代码等进行采集。plc和触摸屏通过rs232的通讯方式，建立通讯成功后，触摸屏可以对plc进行读写操作，触摸屏上可以显示直流无刷电机信息、锂电池组、信息设备故障等等，还可以对设备进行控制操作，实现人机交互。
28.参见图1，图1展示的是本实用新型供电电路的实施例，本实施例的电路中主要分为主电路与控制电路。主电路电压为72v，控制电路电压为24v，其中72v 主电路主要给直流无刷电机控制器以及直流有刷电机提供电源。锂电池组的 72v正极线先经过一个1p200a空气开关，该空气开关作为整个电气系统的总开关，从总开关出来的72v正极线连接到直流无刷控制器的b+端，电池0v负极线则直接连接到直流无刷控制器的b-端。
29.此外，72v正极线从总开关出来后再并联第二正极线到直流接触器的开关触点一端，而直流接触器开关触点的另一端则连接到15a的热继电器上，从热继电器出来的线再连接到72v600w的引水直流有刷电机的正极端，同时主电路0v 线也并联第二负极线到引水直流有刷电机的负极端，这样通过控制直流接触器线圈的吸合动作就可以实现直流引水电机启停控制。
30.主电路中的72v正极线和0v负极线，在通过总空开后还需要再并联出来一个分支，分别接到直流降压稳压器(72v转24v)的两根进线上，这样从直流降压稳压器出来的两根线便转化成24v控制电路电压。
31.参见图1，控制电路包括：包括plc及进行人机交互的触摸屏，所述plc还分别与模拟量输入采集器、正压压力变送器、负压压力变送器、流量变送器通信连接。
32.控制面板上还有防水绿色按钮实现控制系统开机，防水红色按钮实现控制系统关机，两档防水旋钮开关进行模式切换、继电器控制电磁水阀开关以及直流接触器通断等、防水绿色指示灯提示设备运行状态、防水红色指示灯带蜂鸣器提示设备故障、防水黄色复位按钮用来复位设备故障、四档旋钮开关用来实现电机调速。
33.开机按钮sb1的常开端串联常闭按钮sb2的常闭端接入24控制电路，并且通过与继电器km1开关触点并联的方式，构成一个自锁电路，按下sb1后，km1， km2线圈吸合，km2的开关触点为整个控制电路提供24v电源，而按下关机按钮sb2时，km2线圈断电，控制系统断电。同时km1的另一个开关触点接到直流无刷电机控制器的使能端子上，即实现控制电路上电的同时，直流无刷电机使能。
34.负压压力变送器(本实施例采用2线制4-20ma电流输出型)的正极1脚(pin1) 接到24v上，信号2脚(pin2)接到plc模拟量输入模块ch1端口的i+端子上， ch1端口的v+端子与i+端子短接，ch1端口的com端子接到0v上，plc的模拟量输入模块就能够采集到负压压力变送输出的电流信号，并且转化成对应的数值，通过程序计算能够得到负压压力变送器采集到的压力值。
35.正压压力变送器(本实施例采用2线制4-20ma电流输出型)的正极1脚(pin1) 接到24v上，信号2脚(pin2)接到plc模拟量输入模块ch2端口的i+端子上， ch2端口的v+端子与i+端子短接，ch2端口的com端子接到0v上，plc的模拟量输入模块就能够采集到正压压力变送输出的电流信号，并且转化成对应的数值，通过程序计算能够得到正压压力变送器采集到的压力值。
36.流量变送器(本实施例采用4线制4-20ma电流输出型)用来采集水泵出口流量，电流采集器v+引脚与24v正极相接，电压采集器com引脚与0v负极相接， out+引脚接到plc模
拟量输入模块ch3端口的i+端子上，ch3端口的v+端子与 i+端子短接，out-引脚接到ch3端口的com端子上，这样plc的模拟量输入模块就能够采集到流量变送器输出的电流信号，并且转化成对应的数值，通过程序计算，就能够得到水泵出口流量值。
37.进一步地，绿色指示灯一端接到24v上，另一端接到plc输出端子y0上，y0 输出信号从而点亮防水绿色指示灯进行设备运行提示。而防水红色指示灯一端接到24v上，另一端接到plc输出端子y1上，y1输出信号从而点亮防水红色指示灯以及鸣响蜂鸣器进行故障提示。
38.进一步地，防水黄色按钮一端接到0v上，另一端接到plc输入端x1上，点击按钮时plc输入端子x1为true。便于操作人员进行故障处理与设备复位。
39.使用时，当便携式电动消防泵布置完成后，点击面板上的绿色上电按钮，此时电气控制系统上电，触摸屏开机。操作人员可以点击触摸屏进入操作界面，操作界面显示内容有：设备运行模式、设备状态、当前时间、锂电池电量、引水操作提示、电机转速、电机运行时间、当前水泵出口正压值、当前水泵进口负压值、当前水泵出口流量、设备当前报警、设备历史报警、设备操作指南等。设备运行时的故障提示有：水泵干转超时报警(避免水泵干转时间过长损坏机械密封)、水泵憋压时间过长(避免水泵长时间憋压损坏机封)、引水电机故障、引水超时、锂电池电池电量过低、主电机故障、锂电池故障等。通过触摸屏人机交互会使便携消防泵操作难度大大降低，对新手操作员十分友好。
40.本实施例拥有较强的设备交互能力，能够通过面板及触摸屏对设备进行操作，也能对设备故障进行判断，并在设备出现故障时自动停机，以防止故障处理不及时损坏设备。
41.上面结合附图及实施例描述了本实用新型的实施方式，实施例给出的结构并不构成对本实用新型的限制，本领域内熟练的技术人员可依据需要做出调整，在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改均在保护范围内。