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智能水泵控制器的設(shè)計與應(yīng)用
新聞ID號:  55914 無標(biāo)題圖片
資訊類型:  解決方案
所屬類別:  其他
關(guān) 鍵 字:  水泵控制器/給水/排水/手動/液位自動控制
內(nèi)容描述:  針對傳統(tǒng)水泵控制方式存在的問題,設(shè)計一種多回路智能水泵控制器,具有現(xiàn)場手動控制、后臺遠(yuǎn)程控制和也為自動控制等多種控制方式。
發(fā)布時間:  2015/4/1 14:47:38
更新時間:  2015/4/1 14:47:38
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發(fā) 布 者:  acrelzt
公    司:  安科瑞電氣股份有限公司
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黃海1 任杰2 陸偉青2

(1.中建三局集團(tuán)有限公司建筑設(shè)計院 武漢430064;2.安科瑞電氣股份有限公司 上海 201801)

    摘要:針對傳統(tǒng)水泵控制方式存在的問題,設(shè)計一種多回路智能水泵控制器,具有現(xiàn)場手動控制、后臺遠(yuǎn)程控制和也為自動控制等多種控制方式。

    0 引言

    在生產(chǎn)自動化場合和樓宇中,存在著大量的風(fēng)機(jī)、水泵,出于成本考慮,普遍使用按鈕、熱繼電器等作為控制保護(hù)元件。熱繼電器本身存在設(shè)計缺陷,重復(fù)性差、可靠性低,存在保護(hù)隱患,且傳統(tǒng)的水泵控制方式存在控制線路復(fù)雜、功能單一、后期維護(hù)困難等缺陷。因此傳統(tǒng)水泵控制明顯無法滿足信息化和智能化的功能要求。隨著微控制器的發(fā)展,測量保護(hù)技術(shù)的成熟,也改變著傳統(tǒng)水泵的應(yīng)用方式,從按鈕指示燈到目前的一體式智能控制器的轉(zhuǎn)變。

    1 智能水泵控制器的功能

    智能控制器需要的功能有:電壓、電流、液位(開關(guān)或模擬量)的測量功能;過/欠壓、相序、過載、欠載(干轉(zhuǎn))、斷相等故障的保護(hù)功能;手動/液位的控制功能;水泵運行故障和液位異常的報警功能;水泵運行信息的管理功能;與上位機(jī)系統(tǒng)的通訊功能。

    1.1 主控芯片

    MCU芯片采用Freescale公司的Coldfire-V1(具有硬件乘法累加MAC單元)架構(gòu)內(nèi)核的32位處理器MCF51EM256,時鐘頻率最高可達(dá)50.33MHz,內(nèi)置256K的Flash、16K的RAM、3路定時器、3路SCI通訊接口、內(nèi)置RTC時鐘、I2C、SPI、KBI接口等多種資源,片內(nèi)集成帶可編程延遲模塊PDB和4個16位SAR型ADC,PDB可以直接控制觸發(fā)ADC的采樣,完成了高精度的電壓、電流的交流采樣和液位測量,測量精度可以達(dá)到0.5級,具有極高的性價比。

    1.2 電壓、電流、液位信號采集電路

    電壓采集電路如圖1所示。三相電壓Ua、Ub、Uc采用電阻降壓的方式,給采樣信號加入抬高電壓VREF,使交流信號的幅值大于零,便于AD采樣。在電路的輸出端,MCU芯片的AD輸入端加入限壓二極管,限制輸入電壓小于(鉗位電壓)3.3V,能對MCU芯片的AD采樣通道起到很好的保護(hù)作用。

圖1 電壓采集電路

    液位信號普遍采集電路如圖2所示,當(dāng)液位傳感器為兩線制的4-20mA接口時,要求我們的控制器輸出一個24VDC電源,安裝電阻R22、R45。當(dāng)液位傳感器為三線制的4-20mA接口時,傳感器供電由外部開關(guān)電源提供,安裝電阻R44、R45。當(dāng)液位傳感器為0-10V接口時,安裝電阻R44(0Ω)、R45。同理,在液位采集通道處也應(yīng)加入保護(hù)電路。

圖2 液位信號采集電路

    2 傳統(tǒng)水泵的控制方式

    在傳統(tǒng)的水泵的控制回路中,通常主回路由斷路器,接觸器和熱繼電器組成;控制回路一般由指示燈、儀表、控制按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熱繼電器、時間繼電器等組成。傳統(tǒng)的水泵控制方式內(nèi)部接線復(fù)雜,給檢修人員調(diào)試設(shè)備與查找錯誤接線帶來難度,且功能一般比較單一,智能化改造無法接入系統(tǒng),增加了后續(xù)設(shè)備投入。

    智能水泵控制器,集成了水泵控制需要的電氣元件,包括電壓電流顯示、多功能保護(hù)繼電器、手/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、啟/停按鈕、水位和水泵狀態(tài)指示等于一體,面柜式安裝。在給/排水自動模式下,兩泵交替互備,根據(jù)水位不同情況,控制方式支持中水位一臺水泵運行,高(低)水位兩臺水泵同時運行。電流保護(hù)支持獨立開/關(guān)設(shè)置,支持備用泵只報警不脫扣,滿足地下車庫、消防栓等消防場所應(yīng)用。智能型水泵控制器的二次接線圖如圖3所示。相比于傳統(tǒng)方式,其具有接線簡單,功能強(qiáng)大,后期升級方便等優(yōu)點。

圖3 智能水泵控制器一用一備全壓起動液位控制器控制電路圖

    4 性能比較

    智能型控制器可有效解決傳統(tǒng)水泵控制的安全可靠度低、控制箱體尺寸大、能耗高、智能化低、升級難等問題。傳統(tǒng)控制箱和智能水泵控制箱體的性能對比如表1所示。 {$page$}

    表1 傳統(tǒng)控制箱和智能水泵控制箱控制方式性能比較

    5 應(yīng)用

    地鐵、地下車站或橋梁隧道由于滲水或降雨,導(dǎo)致大量的積水,嚴(yán)重影響工作和人們的正常出行,需要定期或不定期抽排水。要求:由兩臺污水泵實現(xiàn)集水池積水的排放處理;兩臺污水泵交替排水工作,以防銹蝕卡死;、當(dāng)前工作的污水泵出現(xiàn)故障時,備用泵能夠自動投入;當(dāng)集水池中水位時一臺水泵運行,高水位時兩臺水泵同時運行;當(dāng)集水池處于高水位時,水位報警;具有低水位、中水位、高水位、報警、故障指示燈指示。根據(jù)要求,設(shè)計兩臺水泵液位控制的安裝方式,如圖4所示。

圖4 兩臺水泵液位控制的安裝方式

    6 結(jié)語

    采用智能水泵控制器為核心的水泵控制管理系統(tǒng)替代傳統(tǒng)或PLC方案的控制方案,實現(xiàn)無人值守的自動給/排水功能,并具有豐富的保護(hù)功能,使水泵運行更安全。

    參考文獻(xiàn)

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    [4] 賈國方.水泵在線智能監(jiān)控技術(shù)的研究[J].排灌機(jī)械.2005(06).<