一种给水泵的控制系统及控制方法
一种给水泵的控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明一种给水泵的控制系统及控制方法，涉及的供水泵控制技术领域，应用于供水设备的运行和控制。
【背景技术】
[0002]现有的给水泵的控制系统大都采用简单的纯机械控制方式，手动或半自动控制水泵来实现液位的控制功能，用的比较多的就是像PLC —类的控制装置，但是这样的系统结构不仅成本巨大，控制速度和精确度都相对较低，而且对现场使用的水泵没有保护功能，安全性不高。已经不能适应工业生产生活中不断严格的控制要求。
【发明内容】
[0003]本发明为了克服现有的给水泵的控制系统逻辑复杂、效率差、成本高、操作性不高、控制方式单一且无法有效保护水泵的缺陷，设计一种集实时测量、智能控制、总线通讯为一体，在工业生产生活中控制液体水位，并能够实现对水泵等相关设备起保护作用的一种给水泵的控制系统及控制方法。
[0004]其技术是这样实现的:包括水泵控制单元、电源单元、传感器单元、人机控制单元、继电辅助单元组成，其特征在于:其连接是采用电源单元与水泵控制单元、人机控制单元、传感器单元相连接，提供各自工作电源；继电辅助单元直接连接水泵本体；水泵控制单元通过自身无源开出点连接并控制继电辅助单元的通断；传感器单元连接并通过水泵控制单元自身模拟量采集功能得到相关数据；水泵控制单元和人机控制单元连接并通过RS485进行数据交换，并将系统运行状态实时显示在人机控制单元上。所述的电源单元采用双电流冗余备份，所述的控制系统采用手动和智能控制相结合的连接方式。
[0005]其控制系统控制方法是:
(I)传感器单元直接将液位信息转换成4-20ma标准信号源，接入水泵控制单元模拟量数据采集接口，水泵控制单元自身数据处理分析得到相应的水泵控制动作指令，由水泵控制单元自身无源输出节点控制继电辅助单元相关设备，最终起停水泵。
[0006](2)电源单元上采用双电源冗余备份，交直流无缝切换的方式保证整个系统的用电安全；当电源单元出现故障导致整个系统无法工作的时候，系统会从自动控制模式转换到手动控制模式，保证系统在无辅助电源的情况下仍然可以操控，保证安全运行。
[0007](3)水泵控制单元的设计上采用冗余控制方法，保证多台水泵能够持续，安全运行。其完成总线数据接收、应用处理、功能实现、事件记录、通讯服务等功能；水泵控制单元是整个系统的核心单元，完善的电气隔离安全保护设计，具备强大的数据处理能力和应用程序管理能力，同时具有标准的485输出口，采用Modbus RTU通讯协议，支持多台系统设备间的通讯，联动控制，并支持遥控和报警功能。
[0008]水泵控制单元接收传感器单元的实时数据，并加以分析处理。当出现液位在达到设定值时，传感器单元根据其参数设定及水泵运行情况，确定其是否满足当前空闲水泵起动条件或者停机条件，本单元可以设置多种起动条件，单机或者多机起动，通过控制多台水泵来确定流量的大小，保证用水端有足够的水可以使用，确保用水安全；在水泵发生故障(包括断相，过流，欠压，接地保护，热过载等)时，智能挑选其他空闲水泵动作，如果发生故障的水泵正在运行状态，系统将会通过继电辅助单元强行断开水泵的电源，以免更大的故障，保证系统安全运行；在保障发生时，水泵控制单元将会通知人机控制单元，将故障数据记录保存，同时发送无线信号通知设备管理人员。
[0009](4)人机控制单元提供了人机接口，为触摸屏方式呈现。人机控制单元与水泵控制单元按照标准的MODBUS RTU协议进行通讯，实时显示测量数据及开关量状态，同时可以通过触摸屏上的菜单选择系统保护和运行参数，并将修改后的参数回传给水泵控制单元，实现在线修改参数，也可以通过远程通信的方式修改参数。
[0010](5)继电辅助单元为整个系统的强电控制部分，实现对水泵的驱动，通过接收水泵控制单元输出的干接点信号，实现对接触器，断路器的通断控制，控制水泵的运行。
[0011]实施该技术后的优点和效果在于:首先是克服了以往水泵控制系统上的缺陷，实现独立的系统整合设计，更加可靠稳定，也易于设备的维护，实时性更高；具有操作记录功能，能够对操作的设备进行追溯；具有遥控功能，可实现远方控制，报警功能；硬件和软件的连续自我检测，以取得最大的可靠性；能够在线进行运行程序的修改，能够在线进行工程数据的修改；本系统集实时测量、智能控制、安全可靠为一体，在工业生产生活中控制液体水位，能够实现对水泵等相关设备起有效保护作用的一种控制装置。
【附图说明】
[0012]图1为本发明总体结构示意图；
图2为本发明系统工作流程示意图；
其中，1-水泵控制单元、2-电源单元、3-传感器单元、4-人机控制单元、5-继电辅助单元、6-水泵。
[0013]
【具体实施方式】
以下结合附图，对本发明进一步说明:
见附图1、2，本发明采用电源单元2与水泵控制单元1、人机控制单元4、传感器单元3相连接，提供各自工作电源；继电辅助单元5直接连接水泵6 ;水泵控制单元I通过自身无源开出点连接控制继电辅助单元5的通断；传感器单元3连接并通过水泵控制单元I自身模拟量采集功能得到相关数据；水泵控制单元I和人机控制单元4连接并通过RS485进行数据交换，并将系统运行状态传输到人机控制单元4上的系统结构，所述的电源单元采用双电流冗余备份，所述的控制系统采用手动和智能控制相结合的连接方式。
[0014]其控制实现过程是:
本给水泵的控制系统为保证装置的持续、安全、可靠的运行，在系统结构设计上采用手动和智能控制相结合的方式，由电源单元2为水泵控制单元1、传感器单元3、人机控制单元4提供持续可靠的辅助电源；传感器单元3将液位等信息信号传入水泵控制单元1，经水泵控制单元I处理分析得到具体的液位数据，并根据当前水泵的运行状态和“疲劳程度”智能分配工作任务给相应的水泵，由其发出起停指令给继电辅助单元5，最终由继电辅助单元5去驱动相应的水泵6 ;整个控制过程相关数据都会通过水泵控制单元I和人机控制单元4之间的通信连接反应到人机控制单元4上，由其最终直观的呈现整个系统的运行状态和执行过程，以及相关的警告信息。在系统执行的过程中，如果发生意外或不可抗拒的原因导致智能控制部分无法正常工作，则系统会制动转换到手动状态，由操作员直接去操作，保证上端用水设备的的安全运行，当然手动和自动状态在其他任何时候都是可以相互切换工作的。
[0015]在水泵控制单元I过程中由于各种原因的出现可能导致被控制水泵拒合或者拒跳的情况出现，这是我们设计水泵控制单元I智能选择其他水泵分配相关“任务”，保证水泵运行数量或者说保证给水系统的流量控制；当水泵6出现本机故障时，我们同样采取这样的分配方式，并按照一定的时间间隔检测并唤醒故障电机，最大限度的利用系统资源，充分保证系统的正常、可靠、持续运行。当故障出现时实时反应到后台并通知运行管理人员，保证整个设备系统的安全运行生产，可操作性、可维护性得到了充分的提现。
【主权项】
1.一种给水泵控制系统及控制方法:包括水泵控制单元、电源单元、传感器单元、人机控制单元、继电辅助单元组成，其特征在于:其连接是采用电源单元与水泵控制单元、人机控制单元、传感器单元相连接，提供各自工作电源；继电辅助单元直接连接外部水泵本体；水泵控制单元通过自身无源开出点控制继电辅助单元的通断；传感器单元通过水泵控制单元自身模拟量采集功能得到相关数据；水泵控制单元和人机控制单元通过RS485进行数据交换，并将系统运行状态实时显示在人机控制单元上。
2.根据权利要求1所述的一种给水泵控制系统及控制方法，其特征在于:传感器单元直接将液位信息转换成4-20ma标准信号源，接入水泵控制单元模拟量数据采集接口，水泵控制单元自身数据处理分析得到相应的水泵控制动作指令，由水泵控制单元自身无源输出节点控制继电辅助单元相关设备，最终起停水泵。
3.根据权利要求1所述的一种给水泵控制系统及控制方法，其特征在于:电源单元上双电源冗余备份，交直流无缝切换的方式保证整个系统的用电安全；当电源单元出现故障导致整个系统无法工作的时候，系统会从自动控制模式转换到手动控制模式，保证系统在无辅助电源的情况下仍然可以操控，保证安全运行。
4.根据权利要求1所述的一种给水泵控制系统及控制方法，其特征在于:水泵控制单元的设计上设计冗余控制方法，保证多台水泵能够持续，安全运行；其完成总线数据接收、应用处理、功能实现、事件记录、通讯服务等功能；水泵控制单元支持多台系统设备间的通讯，联动控制，并支持遥控和报警功能；在水泵发生故障时，水泵控制单元智能挑选其他空闲水泵动作，如果发生故障的水泵正在运行状态，系统将会通过继电辅助单元强行断开水泵的电源，以免更大的故障，保证系统安全运行。
【专利摘要】本发明涉及一种给水泵控制系统及控制方法，包括水泵控制单元、电源单元、传感器单元、人机控制单元、继电辅助单元组成，克服了以往水泵控制系统上的缺陷，实现独立的系统整合设计，更加可靠稳定，也易于设备的维护，实时性更高；具有操作记录功能，能够对操作的设备进行追溯；具有遥控功能，可实现远方控制，报警功能；硬件和软件的连续自我检测，以取得最大的可靠性；能够在线进行运行程序的修改，能够在线进行工程数据的修改，能够实现对水泵等相关设备起有效保护作用。
【IPC分类】F04B49-06, F04B49-00, G05B19-418
【公开号】CN104865901
【申请号】CN201410056964
【发明人】王晓辉, 孙旭熹, 张锋
【申请人】上海华建电力设备股份有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年2月20日
【技术领域】
[0001]本发明一种给水泵的控制系统及控制方法，涉及的供水泵控制技术领域，应用于供水设备的运行和控制。
【背景技术】
[0002]现有的给水泵的控制系统大都采用简单的纯机械控制方式，手动或半自动控制水泵来实现液位的控制功能，用的比较多的就是像PLC —类的控制装置，但是这样的系统结构不仅成本巨大，控制速度和精确度都相对较低，而且对现场使用的水泵没有保护功能，安全性不高。已经不能适应工业生产生活中不断严格的控制要求。
【发明内容】
[0003]本发明为了克服现有的给水泵的控制系统逻辑复杂、效率差、成本高、操作性不高、控制方式单一且无法有效保护水泵的缺陷，设计一种集实时测量、智能控制、总线通讯为一体，在工业生产生活中控制液体水位，并能够实现对水泵等相关设备起保护作用的一种给水泵的控制系统及控制方法。
[0004]其技术是这样实现的:包括水泵控制单元、电源单元、传感器单元、人机控制单元、继电辅助单元组成，其特征在于:其连接是采用电源单元与水泵控制单元、人机控制单元、传感器单元相连接，提供各自工作电源；继电辅助单元直接连接水泵本体；水泵控制单元通过自身无源开出点连接并控制继电辅助单元的通断；传感器单元连接并通过水泵控制单元自身模拟量采集功能得到相关数据；水泵控制单元和人机控制单元连接并通过RS485进行数据交换，并将系统运行状态实时显示在人机控制单元上。所述的电源单元采用双电流冗余备份，所述的控制系统采用手动和智能控制相结合的连接方式。
[0005]其控制系统控制方法是:
(I)传感器单元直接将液位信息转换成4-20ma标准信号源，接入水泵控制单元模拟量数据采集接口，水泵控制单元自身数据处理分析得到相应的水泵控制动作指令，由水泵控制单元自身无源输出节点控制继电辅助单元相关设备，最终起停水泵。
[0006](2)电源单元上采用双电源冗余备份，交直流无缝切换的方式保证整个系统的用电安全；当电源单元出现故障导致整个系统无法工作的时候，系统会从自动控制模式转换到手动控制模式，保证系统在无辅助电源的情况下仍然可以操控，保证安全运行。
[0007](3)水泵控制单元的设计上采用冗余控制方法，保证多台水泵能够持续，安全运行。其完成总线数据接收、应用处理、功能实现、事件记录、通讯服务等功能；水泵控制单元是整个系统的核心单元，完善的电气隔离安全保护设计，具备强大的数据处理能力和应用程序管理能力，同时具有标准的485输出口，采用Modbus RTU通讯协议，支持多台系统设备间的通讯，联动控制，并支持遥控和报警功能。
[0008]水泵控制单元接收传感器单元的实时数据，并加以分析处理。当出现液位在达到设定值时，传感器单元根据其参数设定及水泵运行情况，确定其是否满足当前空闲水泵起动条件或者停机条件，本单元可以设置多种起动条件，单机或者多机起动，通过控制多台水泵来确定流量的大小，保证用水端有足够的水可以使用，确保用水安全；在水泵发生故障(包括断相，过流，欠压，接地保护，热过载等)时，智能挑选其他空闲水泵动作，如果发生故障的水泵正在运行状态，系统将会通过继电辅助单元强行断开水泵的电源，以免更大的故障，保证系统安全运行；在保障发生时，水泵控制单元将会通知人机控制单元，将故障数据记录保存，同时发送无线信号通知设备管理人员。
[0009](4)人机控制单元提供了人机接口，为触摸屏方式呈现。人机控制单元与水泵控制单元按照标准的MODBUS RTU协议进行通讯，实时显示测量数据及开关量状态，同时可以通过触摸屏上的菜单选择系统保护和运行参数，并将修改后的参数回传给水泵控制单元，实现在线修改参数，也可以通过远程通信的方式修改参数。
[0010](5)继电辅助单元为整个系统的强电控制部分，实现对水泵的驱动，通过接收水泵控制单元输出的干接点信号，实现对接触器，断路器的通断控制，控制水泵的运行。
[0011]实施该技术后的优点和效果在于:首先是克服了以往水泵控制系统上的缺陷，实现独立的系统整合设计，更加可靠稳定，也易于设备的维护，实时性更高；具有操作记录功能，能够对操作的设备进行追溯；具有遥控功能，可实现远方控制，报警功能；硬件和软件的连续自我检测，以取得最大的可靠性；能够在线进行运行程序的修改，能够在线进行工程数据的修改；本系统集实时测量、智能控制、安全可靠为一体，在工业生产生活中控制液体水位，能够实现对水泵等相关设备起有效保护作用的一种控制装置。
【附图说明】
[0012]图1为本发明总体结构示意图；
图2为本发明系统工作流程示意图；
其中，1-水泵控制单元、2-电源单元、3-传感器单元、4-人机控制单元、5-继电辅助单元、6-水泵。
[0013]
【具体实施方式】
以下结合附图，对本发明进一步说明:
见附图1、2，本发明采用电源单元2与水泵控制单元1、人机控制单元4、传感器单元3相连接，提供各自工作电源；继电辅助单元5直接连接水泵6 ;水泵控制单元I通过自身无源开出点连接控制继电辅助单元5的通断；传感器单元3连接并通过水泵控制单元I自身模拟量采集功能得到相关数据；水泵控制单元I和人机控制单元4连接并通过RS485进行数据交换，并将系统运行状态传输到人机控制单元4上的系统结构，所述的电源单元采用双电流冗余备份，所述的控制系统采用手动和智能控制相结合的连接方式。
[0014]其控制实现过程是:
本给水泵的控制系统为保证装置的持续、安全、可靠的运行，在系统结构设计上采用手动和智能控制相结合的方式，由电源单元2为水泵控制单元1、传感器单元3、人机控制单元4提供持续可靠的辅助电源；传感器单元3将液位等信息信号传入水泵控制单元1，经水泵控制单元I处理分析得到具体的液位数据，并根据当前水泵的运行状态和“疲劳程度”智能分配工作任务给相应的水泵，由其发出起停指令给继电辅助单元5，最终由继电辅助单元5去驱动相应的水泵6 ;整个控制过程相关数据都会通过水泵控制单元I和人机控制单元4之间的通信连接反应到人机控制单元4上，由其最终直观的呈现整个系统的运行状态和执行过程，以及相关的警告信息。在系统执行的过程中，如果发生意外或不可抗拒的原因导致智能控制部分无法正常工作，则系统会制动转换到手动状态，由操作员直接去操作，保证上端用水设备的的安全运行，当然手动和自动状态在其他任何时候都是可以相互切换工作的。
[0015]在水泵控制单元I过程中由于各种原因的出现可能导致被控制水泵拒合或者拒跳的情况出现，这是我们设计水泵控制单元I智能选择其他水泵分配相关“任务”，保证水泵运行数量或者说保证给水系统的流量控制；当水泵6出现本机故障时，我们同样采取这样的分配方式，并按照一定的时间间隔检测并唤醒故障电机，最大限度的利用系统资源，充分保证系统的正常、可靠、持续运行。当故障出现时实时反应到后台并通知运行管理人员，保证整个设备系统的安全运行生产，可操作性、可维护性得到了充分的提现。
【主权项】
1.一种给水泵控制系统及控制方法:包括水泵控制单元、电源单元、传感器单元、人机控制单元、继电辅助单元组成，其特征在于:其连接是采用电源单元与水泵控制单元、人机控制单元、传感器单元相连接，提供各自工作电源；继电辅助单元直接连接外部水泵本体；水泵控制单元通过自身无源开出点控制继电辅助单元的通断；传感器单元通过水泵控制单元自身模拟量采集功能得到相关数据；水泵控制单元和人机控制单元通过RS485进行数据交换，并将系统运行状态实时显示在人机控制单元上。
2.根据权利要求1所述的一种给水泵控制系统及控制方法，其特征在于:传感器单元直接将液位信息转换成4-20ma标准信号源，接入水泵控制单元模拟量数据采集接口，水泵控制单元自身数据处理分析得到相应的水泵控制动作指令，由水泵控制单元自身无源输出节点控制继电辅助单元相关设备，最终起停水泵。
3.根据权利要求1所述的一种给水泵控制系统及控制方法，其特征在于:电源单元上双电源冗余备份，交直流无缝切换的方式保证整个系统的用电安全；当电源单元出现故障导致整个系统无法工作的时候，系统会从自动控制模式转换到手动控制模式，保证系统在无辅助电源的情况下仍然可以操控，保证安全运行。
4.根据权利要求1所述的一种给水泵控制系统及控制方法，其特征在于:水泵控制单元的设计上设计冗余控制方法，保证多台水泵能够持续，安全运行；其完成总线数据接收、应用处理、功能实现、事件记录、通讯服务等功能；水泵控制单元支持多台系统设备间的通讯，联动控制，并支持遥控和报警功能；在水泵发生故障时，水泵控制单元智能挑选其他空闲水泵动作，如果发生故障的水泵正在运行状态，系统将会通过继电辅助单元强行断开水泵的电源，以免更大的故障，保证系统安全运行。
【专利摘要】本发明涉及一种给水泵控制系统及控制方法，包括水泵控制单元、电源单元、传感器单元、人机控制单元、继电辅助单元组成，克服了以往水泵控制系统上的缺陷，实现独立的系统整合设计，更加可靠稳定，也易于设备的维护，实时性更高；具有操作记录功能，能够对操作的设备进行追溯；具有遥控功能，可实现远方控制，报警功能；硬件和软件的连续自我检测，以取得最大的可靠性；能够在线进行运行程序的修改，能够在线进行工程数据的修改，能够实现对水泵等相关设备起有效保护作用。
【IPC分类】F04B49-06, F04B49-00, G05B19-418
【公开号】CN104865901
【申请号】CN201410056964
【发明人】王晓辉, 孙旭熹, 张锋
【申请人】上海华建电力设备股份有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年2月20日
最新回复(0)