专利名称：多泵间歇式变流量恒压供水控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及供水设备，尤其是涉及一种多泵间歇式变流量恒压供水控制器。
背景内容近几年来，变频恒压供水在供水系统中发展很快，但在实际应用中仍然存在较大的盲目性，超范围的变频调速使得节能效果不尽如人意。在工况相似的情况下，水泵电机的功率正比于水泵电机工作频率的三次方，因此随着转速的下降，轴功率会急剧下降。但若电机输出功率过度偏移额定功率或工作频率过度偏移工频，都会使电机效率下降过快，最终都影响到整个水泵机组的效率。一般认为，变频调速不宜低于额定转速的50％，最好处于75％--100％之间。而在夜间7小时(22:00-5:00)，变频给水设备依靠水泵低速运转来保证管网恒压，变频调速一般都低于额定转速的40％--50％。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种多泵间歇式变流量恒压供水控制器，它通过控制变频器实现多台大功率水泵电机软启动和软切换，并能均衡各台水泵的平均工作时间从而延长水泵的睡眠时间和寿命，具有降低水泵损耗、最大限度节能、自动化程度高的优点。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型包括变频器、交流接触器组、报警电路、液晶显示屏和电源电路，特征是还包括中央处理器、可编程控制器、压力信号输入电路、逻辑信号输入电路、交流接触器驱动电路和变频器控制电路。压力信号输入电路将水流量信号即水压传输给中央处理器进行处理，中央处理器将处理结果一路传输给变频器控制电路，控制变频器进行变频，从而控制水泵电机的转速；另一路传输给交流接触器驱动电路，驱动交流接触器组，实现多台水泵电机的电路切换；逻辑信号输入电路将蓄水池的水位、真空泵真空度等逻辑信号传输给中央处理器进行处理，中央处理器将处理结果传输给变频器和交流接触器驱动电路，从而控制水泵电机的运行状态(即是否运行)。
本实用新型还包括计算机通信接口电路，它通过计算机通信接口电路可与计算机连接，进行信息交流。
本实用新型还包括边界扫描技术调试口仿真电路，它以边界扫描技术调试口接口方式通过下载电缆与计算机连接，对可编程控制器进行在线编程。
本实用新型由于设计有中央处理器、可编程控制器、压力信号输入电路、逻辑信号输入电路、交流接触器驱动电路、变频器控制电路、计算机通信接口电路和边界扫描技术调试口仿真电路，它具有以下主要特点(1)、核心控制部件采用国际领先技术开发研制的中央处理器和发展成熟的可编程控制器，使用寿命长，自动化程度高；(2)、控制变频器实现多台大功率水泵电机的软启动、软切换，对用户电网和管网无冲击，大大延长水泵、电机、管网和其它控制设备的寿命，避免水锤现象的发生；(3)、多台水泵可定时循环交替运行，均衡了各台水泵的平均工作时间，避免了水泵锈蚀“卡死”的可能；(4)、节电功能明显，在无用水情况下，水泵睡眠时间长；水泵工作时，保证水泵工作在高效区；(5)、本实用新型具有“多用水、多耗电；少用水、少耗电；不用水、不耗电”功能；(6)、本实用新型综合保护功能齐全，并有故障巡检功能及故障自记录功能。
(7)、本实用新型具有计算机通讯接口，易与智能电脑控制中心连接，实现智能大厦统一控制；(8)、液晶显示，全自动无人工值守运行使用智能化编程控制，性能优越，控制方式灵活，抗干扰能力强，工作稳定可靠。
图1为本实用新型的电路框图；图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型由变频器、交流接触器组1KM1、1KM2、2KM1、2KM2、3KM1、3KM2、中央处理器、可编程控制器、压力信号输入电路、变频器控制电路、逻辑信号输入电路、交流接触器驱动电路、计算机通信接口电路、报警电路、液晶显示屏LCM和电源电路组成。
中央处理器由单片机集成电路U8、晶振CY1、电容C7、C8、极性电容C21、电阻R30和复位开关RESET组成，晶振CY1和电容C7、C8构成时钟电路，晶振CY1的两端分别接集成电路U8的时钟端18、19脚，开关RESET、极性电容C21和电阻R30构成复位电路，复位开关RESET的一端接电源VCC，另一端接集成电路U8的复位端9脚；单片机集成电路U8的数据信号端39--32脚接可编程控制器U2的数据信号端55、56、59、68、1、2、4、5脚，单片机集成电路U8的外部中断输入端12脚、外部时钟输入端14脚、读写端16脚分别接可编程集成电路U2的输入输出端7、8、9脚。
压力信号输入电路由模数转换集成电路U7和电阻R9组成，模数转换集成电路U7的信号输入端1脚接用来测管网水压力的传感器的信号输出端，数据信号输出端2--5、14--17脚分别接单片机集成电路U8的数据信号输入端1--8脚，模数转换集成电路U7的中断端9脚接单片机集成电路U8的输出端13脚，模数转换集成电路U7的读写控制端8、6脚均接单片机集成电路U8的输出端15脚。
变频器控制电路由数模转换集成电路U11、功放集成电路U10A、U10B和电阻R10、R11组成，数模转换集成电路U11的数据信号输入端7--4、16--13脚分别接单片机集成电路U8的数据信号输入端21--28脚，信号输出端11、12脚、反馈端9脚分别接功放集成电路U10A的负输入端2脚、正输入端3脚、输出端1脚，功放集成电路U10A的输出端1脚与电阻R11串联后接功放集成电路U10B的负输入端6脚，功放集成电路U10B的正输入端5脚接地，输出端7脚接变频器的电压输入端。
逻辑信号输入电路由光电耦合器U13、接插件P1、电阻R3--R14、电容C9--C11及排阻RP2组成，接插件P1的信号端2脚依次与电阻R3、R6串联后接光电耦合器U13的信号输入端1脚，接插件P1的信号端3脚依次与电阻R4、R7串联后接光电耦合器U13的信号输入端3脚，接插件P1的信号端4脚依次与电阻R5、R8串联后接光电耦合器U13的信号输入端5脚，光电耦合器U13的信号输出端12、14、16脚分别接编程控制器U2的信号输入端14、13、10脚。逻辑信号输入电路可用来输入前端蓄水池水位信号(T AK)、水泵真空度信号(VCM)以及预留的逻辑输入信号(PGIO)(如可作为水泵故障输入信号)等逻辑信号。
交流接触器驱动电路由光电耦合器U12、U14和电阻R15--R22组成，可编程控制器U2的继电器控制信号端15、17、18、20、22、23、24、25脚分别接光电耦合器U12的信号输入端1、3、5、7脚和光电耦合器U14的信号输入端1、3、5、7脚，光电耦合器U12的信号输出端16、14、12、10脚和光电耦合器U14的信号输出端16、14、12、10脚分别接继电器K1-K8的线圈，继电器K1-K6的开关节点控制交流接触器1KM1、1KM 2、2KM1、2KM2、3KM1、3KM2的吸合，继电器K7-K8控制报警电路。
计算机通信接口电路由接口集成电路U9、电容C2、C6和接插件P2组成，单片机集成电路U8的串行输入端口10脚、串行输出端口11脚分别与接口集成电路U9的信号端13、8脚连接。
可编程控制器电路由可编程集成电路U2、存储器U6、晶振CY2、电阻R2、排阻RP1和接插件P3组成，晶振CY2和电阻R2构成时钟电路，晶振CY2的电源端14脚接电源VCC，接地端7脚接地，时钟端8脚经电阻R2下拉后，接可编程集成电路U2的时钟端67脚，存储器U6的双向数据输入输出端口5脚、时钟端口6脚分别接可编程集成电路U2的输入输出端口51、52脚。
液晶显示电路由可编程集成电路U2和液晶显示屏LCM组成，可编程集成电路U2的信号输出端27、41、44、45、46、28、29、30、32、33、36、39、40脚分别接液晶显示屏LCM的显示控制端6、16、5、4、3脚和显示点阵驱动端7-14脚。
边界扫描技术调试口(JTAG)仿真电路由可编程集成电路U2、排阻RP1和接插件P3组成，可编程集成电路U2的时钟信号输入50脚、串行数据输出端57脚、串行数据输入端12脚和方式选择端19脚分别与接插件P3的接点1、。3、5、9脚连接。
电源电路由稳压集成电路U4、U5、整流块U1、U2及其它电容组成，电源电路分别输出+5V的VCC电压、+24V电压，供给其它电路。
使用用法压力信号同时要作为爆管报警的信号源，当管网的压力突然下降，而出水的流量超过正常值时，本实用新型将由报警电路发出报警，并记录报警信息。
1、起动程序光电耦合器U13通过逻辑信号输入电路检测蓄水池的水位和真空泵真空度形成信号，将检测信号送至可编程集成电路U2，如果水位达到起泵水位，并且真空度形成，则允许程序起动水泵，否则不允许程序起动水泵，可编程集成电路U2输出信号至光电耦合器U14吸合继电器K7报警，并且可编程集成电路U2记录报警信息(可编程)。
2、投泵程序可编程集成电路U2输出信号至光电耦合器U12吸合继电器K1，允许变频器变频起动水泵M1。当变频器升到50Hz，而模数转换集成电路U7通过模拟信号输入电路采集的管网压力送入单片机集成电路U8、可编程集成电路U2计算分析，如仍低于压力设定值时，可编程逻辑电路U2将开始计时，在规定时间内，若管网压力达到设定压力值，则放弃计时，单片机集成电路U8、可编程集成电路U2将信号经数模转换集成电路U11、功放集成电路U10A、U10B转换后送至变频器的电压输入端，继续变频调压；如果在规定时间内，管网压力仍低于压力设定值，则可编程集成电路U2输出信号至光电耦合器U12释放继电器K1，吸合继电器K2，切除变频器，将水泵M1切换至工频。
3、切泵程序当变频器降低至25Hz，而模数转换集成电路U7通过模拟信号输入电路采集的管网压力送入单片机集成电路U8、可编程集成电路U2计算分析，如仍高于压力设定值时，可编程逻辑电路U2开始计时，在规定时间内，若管网压力降低至压力设定值，则放弃计时，单片机集成电路U8、可编程集成电路U2将信号经数模转换集成电路U11、功放集成电路U10A、U10B转换后送至变频器的电压输入端，继续变频调压；如果在规定时间内，管网压力仍高于压力设定值，可编程逻辑电路U2输出信号至U12释放继电器K2，将切除工频运行的水泵M1，同时单片机集成电路U8、可编程集成电路U2送至变频器的电压信号加大，使得变频器的频率升高，以满足管网压力要求。
4、投切顺序泵的投切将遵循先投先切，先切先投的切换控制方式。
5、故障时当水泵出现故障后，可编程逻辑电路U2将其从切换队列中退出，以便维修，而系统仍在全自动控制方式下运行，实现变频恒压变流量供水。
6、间歇式晚上11:00到次日凌晨5点(供水控制器内部时钟控制计时)，用户用水少，可以自动实现所有水泵停止工作，只由供水控制器监控管网压力，可实现夜间七小时水泵不工作，以达到节省电能的目的。偶尔夜间用水大，供水控制器可以检测管网压力自动起动水泵；夜间预先设定压力值如0.6Mpa停泵0.5Mpa起泵(或更低)，变频器工作频率迅速升到50Hz白天(用户可设)如果用水量少(即只带一台水泵)，而且变频器所带的水泵的频率低于25Hz且时间超过180秒，就停止该水泵；停泵时间不得少于180秒(或更长)，既避免追随现象，又节省电能。
权利要求1.一种多泵间歇式变流量恒压供水控制器，包括变频器、交流接触器组(1KM1、1KM2、2KM1、2KM2、3KM1、3KM2)、报警电路、液晶显示屏(LCM)和电源电路，其特征在于还包括中央处理器、可编程控制器、压力信号输入电路、变频器控制电路和交流接触器驱动电路，其中中央处理器由单片机集成电路(U8)、晶振(CY1)、电容(C7、C8)、极性电容(C21)、电阻(R30)和复位开关(RESET)组成，晶振(CY1)和电容(C7、C8)构成时钟电路，晶振(CY1)的两端分别接集成电路(U8)的时钟端(18、19)脚，开关(RESET)、极性电容(C21)和电阻(R30)构成复位电路，复位开关(RESET)的一端接电源VCC，另一端接集成电路(U8)的复位端(9)脚；单片机集成电路(U8)的数据信号端(39-32)脚接可编程控制器(U2)的数据信号端(55、56、59、68、1、2、4、5)脚，单片机集成电路(U8)的外部中断输入端(12)脚、外部时钟输入端(14)脚、读写端(16)脚分别接可编程集成电路(U2)的输入输出端(7、8、9)脚；压力信号输入电路由模数转换集成电路(U7)和电阻(R9)组成，模数转换集成电路(U7)的信号输入端(1)脚接用来测管网水压力的传感器的信号输出端，数据信号输出端(2-5、14-17)脚分别接单片机集成电路(U8)的数据信号输入端(1-8)脚，模数转换集成电路(U7)的中断端(9)脚接单片机集成电路(U8)的输出端(13)脚，模数转换集成电路(U7)的读写控制端(8、6)脚均接单片机集成电路(U8)的输出端(15)脚；变频器控制电路由数模转换集成电路(U11)、功放集成电路(U10A、U10B)和电阻(R10、R11)组成，数模转换集成电路(U11)的数据信号输入端(7-4、16-13)脚分别接单片机集成电路(U8)的数据信号输入端(21-28)脚，信号输出端(11、12)脚、反馈端(9)脚分别接功放集成电路(U10A)的负输入端(2)脚、正输入端(3)脚、输出端(1)脚，功放集成电路(U10A)的输出端(1)脚与电阻(R11)串联后接功放集成电路(U10B)的负输入端(6)脚，功放集成电路(U10B)的正输入端(5)脚接地，输出端(7)脚接变频器的电压输入端；交流接触器驱动电路由光电耦合器(U12、U14)和电阻(R15-R22)组成，可编程控制器(U2)的继电器控制信号端(15、17、18、20、22、23、24、25)脚分别接光电耦合器(U12)的信号输入端(1、3、5、7)脚和光电耦合器(U14)的信号输入端(1、3、5、7)脚，光电耦合器(U12)的信号输出端(16、14、12、10)脚和光电耦合器(U14)的信号输出端(16、14、12、10)脚分别接继电器(K1-K8)的线圈，继电器(K1-K6)的开关节点控制交流接触器(1KM1、1KM 2、2KM1、2KM2、3KM1、3KM2)的吸合，继电器(K7-K8)控制报警电路；可编程控制器电路由可编程集成电路(U2)、存储器(U6)、晶振(CY2)、电阻(R2)、排阻(RP1)和接插件(P3)组成，晶振(CY2)和电阻(R2)构成时钟电路，晶振(CY2)的电源端(14)脚接电源VCC，接地端(7)脚接地，时钟端(8)脚经电阻(R2)下拉后，接可编程集成电路(U2)的时钟端(67)脚，存储器(U6)的双向数据输入输出端口(5)脚、时钟端口(6)脚分别接可编程集成电路(U2)的输入输出端口(51、52)脚。
2.如权利要求1所述多泵间歇式变流量恒压供水控制器，其特征在于还包括逻辑信号输入电路，逻辑信号输入电路由光电耦合器(U13)、接插件(P1)、电阻(R3-R14)、电容(C9-C11)及排阻(RP2)组成，接插件(P1)的信号端(2)脚依次与电阻(R3、R6)串联后接光电耦合器(U13)的信号输入端(1)脚，接插件(P1)的信号端(3)脚依次与电阻(R4、R7)串联后接光电耦合器(U13)的信号输入端(3)脚，接插件(P1)的信号端(4)脚依次与电阻(R5、R8)串联后接光电耦合器(U13)的信号输入端(5)脚，光电耦合器(U13)的信号输出端(12、14、16)脚分别接编程控制器U2的信号输入端(14、13、10)脚。
3.如权利要求1或2所述多泵间歇式变流量恒压供水控制器，其特征在于还包括计算机通信接口电路，计算机通信接口电路由接口集成电路(U9)、电容(C2、C6)和接插件(P2)组成，单片机集成电路(U8)的串行输入端口(10)脚、串行输出端口(11)脚分别与接口集成电路(U9)的信号端(13、8)脚连接。
4.如权利要求1或2所述多泵间歇式变流量恒压供水控制器，其特征在于边界扫描技术调试口仿真电路由可编程集成电路(U2)、排阻(RP1)和接插件(P3)组成，可编程集成电路(U2)的时钟信号输入(50)脚、串行数据输出端(57)脚、串行数据输入端(12)脚和方式选择端(19)脚分别与接插件(P3)的接点(1、3、5、9)脚连接。
专利摘要本实用新型公开了一种多泵间歇式变流量恒压供水控制器，它包括变频器、交流接触器组、报警电路、液晶显示屏和电源电路，特征是还包括中央处理器、可编程控制器、压力信号输入电路、逻辑信号输入电路、交流接触器驱动电路和变频器控制电路。本实用新型还包括计算机通信接口电路和边界扫描技术调试口仿真电路。本实用新型通过控制变频器实现多台大功率水泵电机软启动和软切换，并能均衡各台水泵的平均工作时间从而延长水泵的睡眠时间和寿命，具有降低水泵损耗、最大限度节能、自动化程度高、用水、多耗电；少用水、少耗电；不用水、不耗电的优点。
文档编号G05B15/02GK2782784SQ200520039368
公开日2006年5月24日 申请日期2005年1月29日 优先权日2005年1月29日
发明者李安 申请人:李安