恒压供水专用变频器的制作方法

本实用新型涉及低压电器领域，特别涉及一种恒压供水专用变频器。

背景技术：

目前，电机在各行业中的应用已经非常普遍，鉴于电机的耗电量，效率问题慢慢受到很大的关注。传统电机应用场合未使用调速系统，电机输出机械能存在供大于求情形，电能浪费严重。在供水行业中，非调速供水系统已经不仅仅是电能浪费问题，更不能满足供水工艺的实际需求，水压调节达不到自动化程度，维护操作也更加麻烦。为此，针对供水行业的供水专用变频器应运而生。

当前供水设备中存在两种类型：①供水控制器+变频器；②变频器。第一种类型设备水压控制由供水控制器完成，变频器只是接收控制器的命令，对水泵进行简单的起动、调速作用，这种设备成本相对较高。第二种类型设备水压控制、电机起停调速全部由变频器进行控制，无需添加其他控制器，这种设备完全发挥了变频器的作用，成本相对较低，但这种设备对DSP的资源占用严重，且影响DSP对电机控制方面相关处理的执行效率，影响变频器整体性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种性能稳定，恒压供水专用变频器。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种恒压供水专用变频器，包括位于壳体内进行变频控制的DSP模块和进行恒压供水控制的ARM模块，还包括壳体上便于操作的人机界面模块，所述人机界面模块与DSP模块连接，用户通过人机界面模块向DSP模块发出运行命令，DSP模块与电机连接，向电机发出运行指令，DSP模块和ARM模块连接进行数据交换；DSP模块与采集水压信号的信号采集模块连接，并将获得的 水压信号反馈给ARM模块；电机与水泵连接，ARM模块与电机的电源控制模块连接，根据水压信号进行加减泵判断，通过电源控制模块控制电机的启停实现加减泵，同时将加减泵动作反馈至DSP模块，DSP模块控制电机调频。

进一步，所述ARM模块包括ARM芯片，和分别与ARM芯片连接的RTC模块、电源控制模块和通讯模块；ARM芯片通过通讯模块与DSP模块连接，RTC模块为万年历时钟模块，向ARM芯片提供日期和实时时间。

进一步，电源控制模块包括继电器，继电器与外部连接在电机电源回路中的交流接触器连接以实现电机的启停。

进一步，电源控制模块包括分别控制多个电机的多个继电器。

进一步，所述的ARM模块为一张独立的供水扩展卡，从外部插入变频器内或直接固定设于变频器内部。

进一步，所述DSP模块和ARM模块通过各自的通讯模块进行连接，所述DSP模块和ARM模块通过MODBUS协议进行通信，采用RS485或SPI通讯接口。

进一步，所述人机界面模块与DSP模块之间通过MODBUS协议进行通信。

进一步，还包括继电器控制模块，定时压力给定模块，休眠功能模块，排污控制模块，进水池水位控制模块，自动切换模块，故障处理模块和运行停机信息发送回馈与数字模拟信号反馈模块；所述继电器控制模块，定时压力给定模块，休眠功能模块，排污控制模块，进水池水位控制模块，自动切换模块，故障处理模块和运行停机信息发送回馈与数字模拟信号反馈模块与ARM模块连接。

进一步，所述人机界面模块为设置于变频器上的操作面板。

本实用新型恒压供水专用变频器的恒压供水专用变频器采用DSP模块和ARM模块的组合控制方式，ARM模块控制供水相关控制及功能，DSP模块负责通用变频器相关的控制功能以及和ARM模块的数据交互，DSP模块和ARM模块分工承担恒压供水专用变频器的部分功能，减小了变频器DSP模块的资源消耗，对DSP模块的执行相率影响基本为零，且系统的扩展性强，最大限度满 足客户的特殊需求，运行过程中，ARM模块与DSP模块实时交互数据，完成信息共享，以相互配合执行系列动作。

附图说明

图1是本实用新型DSP模块与相关模块的结构示意图；

图2是本实用新型ARM模块与相关模块的结构示意图；

图3是本实用新型恒压供水专用变频器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图1至3给出的实施例，进一步说明本实用新型的恒压供水专用变频器的具体实施方式。本实用新型的恒压供水专用变频器不限于以下实施例的描述。

如图1-3所示，本实用新型恒压供水专用变频器，包括位于壳体内进行变频控制的DSP模块和进行恒压供水控制的ARM模块，还包括壳体上便于操作的人机界面模块，所述人机界面模块与DSP模块连接，用户通过人机界面模块向DSP模块发出运行命令，DSP模块与电机连接，向电机发出运行指令，DSP模块和ARM模块连接进行数据交换；DSP模块与采集水压信号的信号采集模块连接，并将获得的水压信号反馈给ARM模块；电机与水泵连接，ARM模块与电机的电源控制模块连接，根据水压信号进行加减泵判断，通过电源控制模块控制电机的启停实现加减泵，同时将加减泵动作反馈至DSP模块，DSP模块控制电机调频。本实用新型恒压供水专用变频器采用DSP模块和ARM模块的组合控制方式，ARM模块控制供水相关控制及功能，DSP模块负责通用变频器相关的控制功能以及和ARM模块的数据交互，DSP模块和ARM模块分工承担恒压供水专用变频器的部分功能，减小了变频器DSP模块的资源消耗，对DSP模块的执行相率影响基本为零，且系统的扩展性强，最大限度满足客户的特殊需求，运行过程中，ARM模块与DSP模块实时交互数据，完成信息共享，以相互配合执行系列动作。外部设备采集的水压反馈信号均为模拟量，通过变频器的模拟量输入端子可接收外部模拟量信号，并利用DSP的AD转换功能，对模拟量的数值大小进行解析判定， 从而实现对外部模拟信号的数据采集。

特别地，所述ARM模块可以为一张供水扩展卡，从外部插入变频器内，也可以固定设于变频器内部，变频器可以与供水扩展卡配合构成恒压供水专用变频器。人机界面模块为设置于变频器上的操作面板，所述操作面板包括显示面板，拨码开关和端子控制等。ARM模块加入供水方面的相关功能模块，提高变频器的扩展性能和兼容性能。所述DSP模块即为变频器主CPU。电源控制模块包括继电器，继电器与外部连接在电机电源回路中的交流接触器连接以实现电机的启停。电源控制模块包括分别控制多个电机的多个继电器。继电器接收ARM模块发出的控制信号，实现对外部交流接触器的控制，以达到控制水泵起停目的。

具体地，信号采集模块采集外部水压信号传输至DSP模块，DSP模块将水压信号反馈给ARM模块，ARM模块对采集到的水压信号与目标压力进行对比，以决定减泵或者加泵动作，需要加泵或者减泵时，ARM模块向DSP模块发出加泵或者减泵命令，DSP模块接到该命令后，开始对水泵进行相应调速动作，达到速度要求时，向ARM模块反馈确认信号，ARM模块接收到该信号，将输出继电器控制信号，控制另一个继电器闭合或者断开。

如图2所示，所述ARM模块包括ARM芯片，和分别与ARM芯片连接的RTC模块、电源控制模块和通讯模块；ARM芯片通过通讯模块与DSP模块连接，RTC模块为万年历时钟模块，向ARM芯片提供日期和实时时间。

本实用新型恒压供水专用变频器还包括还包括继电器控制模块，定时压力给定模块，休眠功能模块，排污控制模块，进水池水位控制模块，自动切换模块，故障处理模块和运行停机信息发送回馈与数字模拟信号反馈模块；所述继电器控制模块，定时压力给定模块，休眠功能模块，排污控制模块，进水池水位控制模块，自动切换模块，故障处理模块和运行停机信息发送回馈与数字模拟信号反馈模块与ARM模块连接，还可以扩展其他功能模块。本实施例中，ARM模块完成的控制和功能包括：固定/循环变频两种模式下继电器控制、定时压力给定、休眠功能、排污控制、进水池水位控制、自动切换、加减泵条件判断、故障处理、运行停机信息发送/回馈、数字/模拟信号反馈等。其中，固定/循环变频功能为继电器的两种动作模式，这两种动作模式主要的区别在于可设定的变频泵数量不同，发生加减泵时，进行的投切动作的逻辑不同，固定变频模式 是直接完成投切的，而循环变频模式需要先判断当前是否有空闲变频继电器，在有的情况下，先完成当前变频泵的变工转换，再完成下个变频泵的工作投入。定时压力给定功能则是利用时钟芯片RTC提供的实时时间，并与设定的定时时间值进行对比，若相等则提取对应时间设定的压力值作为给定压力值。休眠功能用于水压需求较小情况下的工艺需求，当变频器输出频率低于设定的休眠频率并超过设定的睡眠延迟时间，则变频器输出频率变为0，进入休眠状态，当反馈压力低于设定的唤醒压力并超过设定的睡眠延迟时间，则变频器唤醒，重新投入工作。排污功能是通过采集外部水位信号，控制对应排污泵的起停动作。进水池水位控制也是依据外部水位信号，实时改变压力给定值，控制输出流量。自动切换功能通过ARM芯片的内部定时器，按照设定的切换时间间隔，停止运行时间最长的泵，并起动停止时间最长的泵。加减泵条件判断依据变频器当前输出频率及反馈压力情况决定本次加减泵动作方式。故障处理为变频器发生故障情况下的处理逻辑，依据不同故障类型，执行停机或减速动作。运行/停机/数字/模拟信号反馈等依托DSP与ARM之间的通讯完成数据交互。供水的主体功能由ARM完成，而DSP模块则负责电机的控制和向ARM发送运行命令以及接收ARM回馈的信息；发送运行命令后，在接收到ARM回馈的起动确认信号后，则启动变频器；运行过程中，实时采集压力信息并提供给ARM。同时接收ARM发送的一些加减速、自由停车命令等，以执行相应的电机控制动作。

如图1-3所示，还包括通讯模块，所述DSP模块和ARM模块通过通讯模块进行连接，通讯模块用于完成ARM模块和DSP模块间的数据交互工作。如图所述通讯模块采用MODBUS进行通信；通讯模块采用RS485/SPT通讯接口。所述人机界面模块与DSP模块之间采用MODBUS进行通信。

如图3所示，下面给出本实用新型恒压供水系统的工作原理：

用户可通过操作面板发出运行命令，DSP模块将该命令发送给供水扩展卡(ARM模块)，ARM模块接收到该命令后，发出闭合第一个继电器的控制信号，当继电器动作完毕，ARM模块将反馈动作确认信号给DSP模块，告诉DSP模块可以起动，DSP模块接收到该信息后，控制变频器输出，运行第一台水泵。在运行过程中，DSP模块采集外部压力信号，并实时反馈给ARM模块，ARM模块将该信号与目标压力对比，以决定减泵或加泵信号，当需要加泵时，ARM模块向DSP模 块发出加泵命令，DSP模块接到该命令后，开始对水泵进行相应调速动作，当达到相应速度需求时，向ARM模块反馈确认信号，ARM模块接收到该信号，将输出继电器控制信号，控制另一个继电器闭合。减泵过程与此相同。整个过程，ARM模块与DSP模块间实时进行数据交互，相互配合完成系列动作。其它功能，例如进水池水位控制，休眠，自动轮换，定时给定等功能均是在ARM中进行判断和执行，但判断和执行的过程中均有DSP参与，例如：向ARM提供需要的数据并接收ARM发出的指令；ARM模块和DSP模块间的这种配合，完成了供水系统中的恒压控制以及其它工艺功能需求。ARM模块与DSP模块间通过MODBUS通信交互数据，ARM对继电器的控制以及变频、工频模式切换过程中的一系列处理，与DSP发出或反馈的指令、压力、标志信息等一系列数据紧密关联，二者是相互控制，相互制约，从而组成一个按照控制要求，有序运行的系统。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。