专利名称：一种基于单片机控制的多机恒压供水控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种恒压供水控制系统，尤其是一种基于单片机控制的多机恒压供水控制装置。
背景技术：
目前市面上恒压控制系统采用昂贵的PLC来控制，虽然使用PLC具有开发周期短，但由于PLC是类似于一个通用产品，在接口上不能直接与现场的某些输入输出设备相连，所以还需要额外的接口扩展板。同时PLC没有直接的人机交互界面，一般都需要额外的自带MCU的液晶屏来实现，不但增加了控制系统的成本，还提高了现场安装的复杂性。由于中间的过度连接线比较多，所以使整个控制系统的抗干扰能力也有所下降。 发明内容本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种智能、无人、恒压供水、稳定运行的基于单片机控制的多机恒压供水控制装置。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案这种基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，包括中央处理器，中央处理器连有变频器，中央处理器的通用I/o 口与工变切换驱动电路的输入端相连接，工变切换驱动电路的输出端与工变切换电路的弱电输入端相连，工变切换电路的强电输入端口一个连接变频器的输出，另一个直接连接于工频电网，工变切换电路的输出端口与电机水泵系统相连接，电机水泵系统的出水口设有流量或压力传感器，电流电压转换电路的输出端口与中央处理器的AD转换器的通道二相连，电流电压转换电路的输入端口与流量或压力传感器相连接。作为优选，所述中央处理器为32位MCU0作为优选，所述变频器包含有485通讯接口、O到IOV模拟量输入接口、开关量启停接口、两个干接点输出接口，变频器和中央处理器之间包括以下五种控制讯号线485通讯线、模拟量输出线、控制变频器启停的开关量信号线、变频器反馈到中央处理器的运行信号线和故障信号线。作为优选，中央处理器连有外部模拟量调理电路。作为优选，中央处理器连有键盘处理电路。作为优选，中央处理器连有液晶显示系统。作为优选，中央处理器连有远程485通讯接口。作为优选，电机水泵系统中包含有三相异步电机。恒压供水控制器是专业用于恒压供水控制的标准化产品，完美整合人机界面、变频器和变频恒压供水专用控制板而成。引进最新设计理念，精密技术，并结合中国人的用水习惯开发而成。专门针对泵房恶劣环境实现智能、无人、恒压供水、稳定运行的需要而研发设计的专业微电脑控制器。本恒压供水节能控制系统最多可以有六台水泵，一台专用变频器，一台专用控制器、一个压力变送器(可以由多个)和若干公变转换装置及若干辅助部件构成。各部分功能如下安装于供水管道上的压力变送器将管网压力或流量转换成4 20mA的标准电信号，专用变频器于调节水泵转速以调节流量，专用控制器内含经典PID控制程序以及公变切换的控制逻辑，是整个系统的核心部分。此外，上述系统还配备了外围辅助电路，以保障自动控制系统出现故障时可通过人工调节方式维持系统运行，保证连续工作，不耽误生产生活用水。该系统在恒压供水的同时还需有高效节能功能系统根据用户设定的控制目标参数，自动调节水泵电机的转速以及投入运行的水泵的数量，使设备运行在高效节能的最佳状态。压力稳定系统恒压值可自由设定，实现PID闭环控制，自动调节系统实际与设定压力的偏差，使系统压力保持恒定。
图I是本实用新型硬件实现整体方框示意图。图2是本实用新型接线原理方框示意图。图3是本实用新型中央控制器原理图。图4是本实用新型电流电压转换原理图。图5是本实用新型软件实现原理方框示意图。附图标记说明中央处理器1，开关电源2，外部模拟量调理电路3，键盘处理电路4，液晶显示系统5，远程485通讯接口 6，电流电压转换电路7，变频器8，工变切换驱动电路9，工变切换电路10，电机水泵系统11、流量或压力传感器12。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明实施例如图1、2所示，这种基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，包括中央处理器1，中央处理器I连有变频器8，中央处理器I的通用I/O 口与工变切换驱动电路9的输入端相连接，工变切换驱动电路9的输出端与工变切换电路10的弱电输入端相连。中央处理器I经过各种运算后计算出哪个电机(水泵)应工作在哪个状态下一工频运行状态还是变频运行状态，而工变切换驱动电路9就是将中央处理器8送出来的信号经过转换后得到工变切换电路10所能识别的信号。工变切换电路10的强电输入端口一个连接变频器8的输出，另一个直接连接于工频电网，该电路是有一系列大大小小的继电器和接触器组成，当接受到工频切换驱动电路9的相应信号后，切换继电器和接触器的开关状态，使相应的电机工作在系统所需要的状态。工变切换电路10的输出端口与电机水泵系统11相连接，电机水泵系统11中包含有三相异步电机，工变切换电路10的输出端口是根据该系统所需的水泵数量决定的，当确定水泵数量后，工变切换电路10内部的继电器数量和接触器的数量也随之确定了。电机水泵系统11的出水口设有流量或压力传感器12，电流电压转换电路7的输出端口与中央处理器I的AD转换器的通道二相连，电流电压转换电路7的输入端口与流量或压力传感器12相连接，如图4，该电路一端接受来自各种传感器输出的标准电流信号一4 20mA电流信号，经该电路后变换成中央处理器I内含的AD转换器所能接受的标准电压信号。[0023]其中，中央处理器I为32位MCU，如图3。变频器8为水泵专用变频器，包含有485通讯接口、O到IOV模拟量输入接口、开关量启停接口、两个干接点输出接口( 一个定义为变频器状态，一个定义为变频器故障接口)，变频器8和中央处理器I之间包括以下五种控制讯号线485通讯线、模拟量输出线、控制变频器8启停的开关量信号线、变频器8反馈到中央处理器I的运行信号线和故障信号线。中央处理器I连有外部模拟量调理电路3，该电路的功能是接受外部的O到IOV或4到20mA的模拟量控制信号，用于设定整个水系统的流量或压力；中央处理器I连有键盘处理电路4，该电路的功能是设置该水系统控制的各种参数，应包括该系统中实际所用的水泵数量，所使用的变频器的参数、电机的参数以及在运行过程中控制的死区等参数；中央处理器I连有液晶显示系统5，该电路的功能是显示变频器参数，电机参数，水系统参数等，以及在运行过程中对关键数据的监视；中央处理器I连有远程485通讯接口 6，该接口可以用于扩展远程监控功能。如图5，这种基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，其外部模拟量经过低通滤·波后连接到中央处理器的AD转换器的通道一端口，来自管网出水端的压力或流量传感器·的标准电流信号4 20MA，经过电流电压转换电路后连接到中央处理器的AD转换器的通道二端口。中央处理器将外部模拟量或键盘输入的设定值与来自出水口的管网压力或流量的传感器的值，进行比较后，输出的误差值在中央处理器内部进行PI运算得到需要运行水泵的数量和其中一台的运行转速，通过连接在中央处理器的工变切换电路，将电机切换到所需要的电源上(工频电源还是变频电源)，最终达到管网中的水的流量或压力保持到设定值。经评估该装置只要一颗中等运行速度的8位MCU就能满足，所以该装置的成本就可以大幅度的降低。中央处理器I通过键盘或者模拟量获得该系统需要设定的输出水压或流量值，这两种设定方式可以由键盘来设定。外部模拟量的输入技术指标是O 10V，经过硬件电路的低通滤波以及放大后，有中央处理器I内置的AD转换器将其转换为数字量，以便软件计算。若设定值直接由按键输入则软件可以直接识别到。在水压或流量传感器12的反馈量上也是通过专用的电流电压转换器和硬件低通滤波器以及相应的硬件调理电路后有中央处理器I内置的AD转换器将其转换为软件可以之别的数字量。当软件得到设定值和反馈至后，就可以进行一系列的运算和逻辑处理，最终得到两个基本输出量需要运行水泵的数量和处于变频工作状态下的运行频率。该运行频率是通过中央处理器I输出一定频率的占空比不同的方波，后经低通滤波器后得到平滑的模拟量信号，再经具有一定放大倍数的模拟放大器后得到O到IOV的线性电压，用于控制变频器的运行频率。当变频器8输出已达到额定频率后，但水压或流量还是没有达到设定值时，软件就会发出加泵命令，让空闲的水泵处于工频运行状态，同时调整当前处于变频状态下工作的电机的运行频率。当变频器输出已达到最低不出水的频率后，但水压或、流量的反馈值还是大于设定值时，软件发出减泵命令，即让某台处于工频状态下运行的电机停止。在整个水系统运行中，中央处理器I会根据传感器的反馈值不停的去修正水泵运行的台数和运行的频率，以此来维持整个水系统的输出压力或流量保持到设定值。本系统根据供水现场的使用要求，可以在一定范围内任意配置数量不等的水泵，在恒压供水的同时，达到节电，节水，延长水泵的使用寿命等。适用于自来水厂、加压泵房、居民生活区、宾馆及其它建筑、企业生产用水、锅炉循环水系统、农田灌溉系统等领域。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变 换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
权利要求1.一种基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，包括中央处理器(I)，其特征是中央处理器(I)连有变频器(8)，中央处理器(I)的通用I/O 口与工变切换驱动电路(9)的输入端相连接，工变切换驱动电路(9)的输出端与工变切换电路(10)的弱电输入端相连，工变切换电路(10)的强电输入端口一个连接变频器(8)的输出，另一个直接连接于工频电网，工变切换电路(10)的输出端口与电机水泵系统(11)相连接，电机水泵系统(11)的出水口设有流量或压力传感器(12)，电流电压转换电路(7)的输出端口与中央处理器(I)的AD转换器的通道二相连，电流电压转换电路(7)的输入端口与流量或压力传感器(12)相连接。
2.根据权利要求I所述的基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，其特征是所述中央处理器⑴为32位MCU。
3.根据权利要求I所述的基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，其特征是所述变频器(8)包含有485通讯接口、O到IOV模拟量输入接口、开关量启停接口、两个干接点输出接口，变频器⑶和中央处理器⑴之间包括以下五种控制讯号线485通讯线、模拟量输出线、控制变频器(8)启停的开关量信号线、变频器(8)反馈到中央处理器(I)的运行信号线和故障信号线。
4.根据权利要求1、2或3所述的基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，其特征是中央处理器(I)连有外部模拟量调理电路(3)。
5.根据权利要求1、2或3所述的基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，其特征是中央处理器(I)连有键盘处理电路(4)。
6.根据权利要求1、2或3所述的基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，其特征是中央处理器(I)连有液晶显示系统(5)。
7.根据权利要求1、2或3所述的基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，其特征是中央处理器(I)连有远程485通讯接口(6)。
8.根据权利要求1、2或3所述的基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，其特征是电机水泵系统(11)中包含有三相异步电机。
专利摘要本实用新型涉及一种基于单片机控制的多机恒压供水控制装置，包括中央处理器，中央处理器连有变频器，中央处理器的通用I/O口与工变切换驱动电路的输入端相连接，工变切换驱动电路的输出端与工变切换电路的弱电输入端相连，工变切换电路的强电输入端口一个连接变频器的输出，另一个直接连接于工频电网，工变切换电路的输出端口与电机水泵系统相连接，电机水泵系统的出水口设有流量或压力传感器，电流电压转换电路的输出端口与中央处理器的AD转换器的通道二相连，电流电压转换电路的输入端口与流量或压力传感器相连接。本实用新型的有益效果是智能、无人、恒压供水、稳定运行。
文档编号G05B19/042GK202694047SQ20122015933
公开日2013年1月23日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者张政毓, 寿金乔, 任战涛, 程俊 申请人:杭州锐方科技有限公司