專利名稱：Pc機控制自動給水設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動給水設備，特別是一種采用PC機作為控制元件且具有恒壓變量供水與變壓量供水兼容特點的自動給水設備。
目前與本實用新型相關的有采用微機控制的給水設備，且該設備一般均以8031作為CPU的一種單板機。由于單板機一般需自行組裝且本身沒有屏蔽及光電隔離等措施，這樣極易因虛焊或元件質(zhì)量問題而損壞，特別是在外界較惡劣環(huán)境易受電磁干擾、電源干擾而引起內(nèi)部存儲的信息被破壞，從而引起混亂，發(fā)生故障或誤動作。此外采用微機控制需要將控制過程及各種控制量編成數(shù)字程序，貯于存貯器中，因而軟件極其復雜，現(xiàn)場修改特別困難，要求操作和維護人員具有較高的技術水平。再有該給水設備與其它給水設備一樣只能做到恒壓變量供水，即給定一個壓力設定值，自動給水設備始終保持給水管網(wǎng)的壓力在給定值上下，這種給水方式雖然能夠節(jié)能，但節(jié)能效果受限，給定值取值愈高，節(jié)能率愈低。即使在用水量極小的夜間，為了維持恒定的壓力值，水泵機組還必須運轉(zhuǎn)在一定的轉(zhuǎn)速上。
針對上述現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型的目的是提供一種可靠性較高、抗干擾性較強，節(jié)能率較高的PC機控制自動給水設備。
本實用新型的目的是由如下技術方案來實現(xiàn)的它包括水壓給定電路、壓力反饋電路和與上述兩電路輸出端相連的PI調(diào)節(jié)器及與該調(diào)節(jié)器輸出端相連且控制兩臺水泵(一臺調(diào)速大泵，一臺恒速小泵)中一臺水泵電機轉(zhuǎn)速的調(diào)速裝置與安裝在供水主管道上將壓力信號變?yōu)殡娦盘栞斎虢o壓力反饋電路的壓力傳感器，其技術特征在于還進一步包括安裝在供水主管道上將流量信號變?yōu)殡娦盘栞斎虢o流量反饋電路的流量傳感器和分別連接壓力反饋電路輸出端和PI調(diào)節(jié)器輸出端的欠壓、超壓比較器和欠速、超速比較器以及與上述四個比較器輸出端相連且作為切換及調(diào)速指令控制元件的可編程序控制器(簡稱PC機)，流量反饋電路的輸出端與PI調(diào)節(jié)器的輸入端相連，可編程控制器的輸出控制端連接兩個分別控制切換兩臺水泵主電路的交流接觸器。恒壓變量供水時可根據(jù)用水高度給定一個壓力設定值，由壓力傳感器檢測出的實際壓力值與該設定值比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器后，自動調(diào)整水泵電機轉(zhuǎn)速，使供水主管通的壓力始終跟蹤所給定的壓力值，以此達到恒壓供水的目的；變壓變量供水時仍由水壓給定電路給出基本水壓值，由流量計返回的流量信號作為水壓補償信號，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出一模擬信號去調(diào)速裝置，同時壓力傳感器檢測出的壓力反饋信號也送給PI調(diào)節(jié)器，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器控制調(diào)速裝置，并由此控制水泵電機的轉(zhuǎn)速，從而改變水壓，力圖使實際水壓值跟蹤水壓給定值和水壓補償信號的和，達到變壓變量供水的目的。恒壓變量供水和變壓變量供水可由一轉(zhuǎn)換開關來實現(xiàn)。
本技術方案中的調(diào)速裝置可以采用交流－直流－交流變頻調(diào)速器，也可采用交流調(diào)壓調(diào)速器。
本實用新型的優(yōu)點是采用可編程序控制器(PC)作為切換指令控制元件，它與現(xiàn)行單片機8031微機控制的給水設備相比具有可靠性高、抗干擾性強、應用軟件簡單，使用壽命長的特點，在干擾源極其惡劣的環(huán)境下完全能正常工作，不會出現(xiàn)微機控制的“死機”現(xiàn)象，軟件程序特別簡單，通常固化以后通用性極廣，現(xiàn)場修改也極其容易，不怕潮濕環(huán)境的腐蝕，本實用新型的另一優(yōu)點是能做到變壓變量供水與恒壓變量供水兼容，可以在現(xiàn)場任意調(diào)節(jié)與變換，以保證正常供水和最大的節(jié)能，改變了現(xiàn)行給水設備僅有恒壓變量供水的單一方式，變壓變量供水比恒壓變量供水約可提高節(jié)能率40－50％。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型的電路方框圖。
圖2是模擬電路的電原理圖。
圖3是采用變頻器調(diào)速的PC機自動給水設備電原理圖。
圖4是采用交流調(diào)壓調(diào)速的PC機自動給水設備電路方框圖。
圖5是圖4中軟起 動YQ、電壓調(diào)節(jié)器DT的電原理圖。
圖6和圖7分別是圖4中同步電源TD和電壓反饋DF的電路原理圖。
圖8是調(diào)壓調(diào)速主回路電路圖。
參考
圖1－2，本實用新型包括由水壓給定電路3、壓力反饋電路4、流量反饋電路5、PI調(diào)節(jié)器6與欠速、超速、欠壓、超壓四個比較器8、9、10、11構成的模擬控制電路MK和作為切換指令控制元件的PC機12以及安裝在供水主管道上檢測壓力、流量信號的壓力傳感器1、流量傳感器2與控制調(diào)速泵電機1D轉(zhuǎn)速的調(diào)速裝置7。2D為恒速泵電機，1C和2C分別控制切換調(diào)速泵電機1D和恒速泵電機2D主電路的交流接觸器、水壓給定電路3由運算放大器U2A(LM324)和電位器W1構成，根據(jù)用水的最大揚程人為設定一個水壓給定值，輸入給PI調(diào)節(jié)器6中；壓力反饋電路4由運算放大器U2B(LM324)和電阻R5、R6及電容C2構成，由安裝在供水主管道上的壓力傳感器1將檢測出的實際壓力信號變成電信號送給壓力反饋電路4，并經(jīng)該壓力反饋電路將反饋的實際壓力值輸入給PI調(diào)節(jié)器6，由PI調(diào)節(jié)器6將輸入其中的水壓給定值和反饋的實際壓力值進行比較，其差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器進行放大和積分(或微分)運算后輸送到調(diào)速裝置7，由調(diào)速裝置控制調(diào)速水泵電機1D的轉(zhuǎn)速和輸出功率，從而實現(xiàn)節(jié)能和恒壓供水；流量反饋電路5由運算放大器U2C(LM324)和電阻R7、R8及電容C3構成，通過安裝在供水主管道上的流量傳感器2將檢測出的流量信號變成電信號并經(jīng)流量反饋電路5送給PI調(diào)節(jié)器6，使反饋的實際水壓值跟蹤水壓給定值和流量反饋值的和，從而實現(xiàn)變壓變量供水，達到最大的節(jié)能效果；變壓變量供水與恒壓變量供水可通過轉(zhuǎn)換開關ZH實現(xiàn)。PI調(diào)節(jié)器6由運算放大器UI(MA741)、電阻R1－R4、R17和電容C1構成；欠速比較器8由運算放大器U5(LM311)和電阻R13、R14、W4構成；超速比較器9由運算放大器U5(LM311)和電阻R16、W5構成；欠壓比較器10由運算放大器U3(LM311)和電阻R9、R10、W2構成；超壓比較器11由運算放大器U4(LM311)和電阻R11、R12、W2構成；欠速和超速兩個比較器8、9的輸入端與PI調(diào)節(jié)器6的輸出端相連，PI調(diào)節(jié)器6輸出的信號作為速度給定信號，該給定信號分別與比較器8、9人為設定的速度基準值相比較，判斷是否欠速或超速，并送出信號去PC機；欠壓和超壓兩個比較器10、11的輸入端與壓力反饋電路4的輸出端相連，壓力反饋信號分別與比較器10、11設定的壓力信號相比較，判斷欠壓或超壓，并送出信號去PC機；PC機12采用日本產(chǎn)“立石”COP型可編程序控制器，它將輸入的各種信號在PC內(nèi)部編程聯(lián)索，滿足邏輯要求和自動保護，當四個比較器8－11輸出的欠速、超速、欠壓或超壓信號送入PC機時，PC機經(jīng)過延時(軟件給定)、判斷、發(fā)生控制指令給調(diào)速裝置和接觸器1C、2C，完成相應的調(diào)速或切換控制。例如當壓力已經(jīng)達到給定值，而調(diào)速電機也達到最低允許轉(zhuǎn)速(編程給定)，此時若是兩臺水泵并聯(lián)運行，則PC發(fā)出指令停恒速泵，調(diào)速泵單機運行；若仍然超壓，說明此時已經(jīng)無人用水或用水量極小，在這種情況下，PC經(jīng)過一定時間的延時(軟件規(guī)定)即自行停機，這就是小流量停機。反之當一臺機運行，且速度已經(jīng)達到額定轉(zhuǎn)速(超速)而水壓仍然達不到給定值(欠壓)，則PC自動啟動另一臺恒速泵，而調(diào)速泵則調(diào)速運行。調(diào)速裝置7可采用交－直－交變頻調(diào)速器(如圖3中的VVVF)，也可采用由軟啟動電路YQ、電壓調(diào)節(jié)電路DT、脈沖發(fā)生器MX、脈沖放大器MF、同步電源TD、電壓反饋電路DF和可控硅調(diào)壓電路SCR構成的交流調(diào)壓調(diào)速器(見圖4)。
采用變頻器調(diào)速的PC機自動給水設備整個電路由圖3給出，其主回路主要由空氣開關ZK、交流接觸器1C、2C、熱繼電器1RJ、2RJ、變頻器VVVF(SVF－113型)、調(diào)速泵1D、恒速泵2D構成，其控制回路主要由模擬控制電路MK、PC機以及遠傳壓力表(壓力傳感器)YC和流量計(流量傳感器)Q構成?？刂苹芈犯鞑糠莸墓δ芤讶缜笆?。由模擬電路將實測壓力與給定壓力或?qū)崪y壓力與給定壓力及實測流量經(jīng)PI調(diào)節(jié)后發(fā)出速度給定信號經(jīng)VRC、GND送入變頻器VVVF，同時將超壓、欠壓、超速、欠速信號送入PC，而PC將輸入的各種信號編程聯(lián)鎖，根據(jù)邏輯要求發(fā)出控制信號，使交流接觸1C、2C通斷，從而控制兩臺水泵1D、2D的啟停和切換。
采用交流調(diào)壓調(diào)速的PC機自動給水設備的整個電路方框圖由圖4給出，其中的軟起動電路YQ原理圖、電壓調(diào)節(jié)器TD原理圖和調(diào)壓調(diào)速主回路電路圖分別由圖5和圖8給出；同步電源TD和電壓反饋DF的電壓原理圖分別由圖6和圖7給出；脈沖發(fā)生器MX和脈沖放大器MF由于采用西安691廠生產(chǎn)的KZJ6型和GU30型定型產(chǎn)品，故原理圖省略。調(diào)速泵1D的調(diào)速由可控硅調(diào)壓電路SCR實現(xiàn)，該調(diào)壓電路分別由連接各相線上的反并聯(lián)可控硅KP及與可控硅并聯(lián)的阻容元件R、C和壓敏電阻RM構成，通過脈沖發(fā)生器MX和脈沖放大器MF兩個環(huán)節(jié)改變可控硅KP門極g觸發(fā)脈沖的相位，并由此來改變可控硅的導通角，從而達到調(diào)壓調(diào)速的目的。與可控硅KP并聯(lián)的阻容吸收及壓敏電阻是作為可控硅的過壓保護。電壓反饋閉環(huán)是為了得到較硬的機械特性，而設置軟啟動環(huán)節(jié)YQ是使電機緩慢啟動，避免直接啟動電機對設備造成大的沖擊。
權利要求1.一種PC機控制自動制給水設備，它包括水壓給定電路、壓力反饋電路和與上述兩電路輸出端相連的PI調(diào)節(jié)器及與該調(diào)節(jié)器輸出端相連且控制兩臺水泵中一臺水泵電機轉(zhuǎn)速的調(diào)速裝置與安裝在供水主管道上將壓力信號變?yōu)殡娦盘栞斎虢o壓力反饋電路的壓力傳感器，其特征在于還進一步包括安裝在供水主管道上將流量信號變?yōu)殡娦盘栞斎虢o流量反饋電路的流量傳感器和分別連接壓力反饋電路輸出端和PI調(diào)節(jié)器輸出端的欠壓、超壓比較器和欠速、超速比較器以及與上述四個比較器輸出端相連且作為切換及調(diào)速指令控制元件的可編程序控制器，流量反饋電路的輸出端與PI調(diào)節(jié)器的輸入端相連，可編程控制器的輸出控制端連接兩個分別控制切換兩臺水泵主電路的交流接觸器。
2.根據(jù)權利要求1所述的PC機控制自動給水設備，其特征是所述的調(diào)速裝置既可以是交流－直流－交流變頻調(diào)速器，也可以是由軟起動電路、電壓調(diào)節(jié)電路、脈沖發(fā)生器、脈沖放大器、同步電源、電壓反饋電路和可控硅調(diào)壓電路構成的交流調(diào)壓調(diào)速器。
專利摘要本實用新型公開了一種PC機控制自動給水設備，它主要包括由水壓給定電路、壓力反饋電路、流量反饋電路、PI調(diào)節(jié)器與欠速、超速、欠壓、超壓四個比較器構成的模擬控制電路和作為切換指令控制元件的PC機以及檢測壓力、流量信號的壓力傳感器、流量傳感器與控制調(diào)整泵電機轉(zhuǎn)速的調(diào)速裝置。調(diào)速裝置可以是變頻調(diào)速器，也可以是交流調(diào)壓調(diào)速器。本實用新型的特點是抗干擾性能強，應用軟件簡單，使用壽命長，特別是可實現(xiàn)恒壓變量供水和變壓變量供水兼容，使之大大提高節(jié)能率。
文檔編號E03B5/00GK2119445SQ9221055
公開日1992年10月21日 申請日期1992年4月3日 優(yōu)先權日1992年4月3日
發(fā)明者鄧立周 申請人:鄧立周