一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，包括箱體以及安裝在箱體面板上的主控制單元，箱體底部安裝有電源系統(tǒng)，箱體上設(shè)有電源開關(guān)和與主控制單元連接的急停開關(guān)。所述的主控制單元包括CPU以及與CPU連接的模擬信號(hào)調(diào)理電路、電源變換電路、報(bào)警及指示燈輸出電路、光耦隔離輸入及鍵盤電路、晶閘管輸出電路、RS232通信接口電路、數(shù)碼管顯示電路及0-20mA電流信號(hào)輸出電路；本發(fā)明采用常用的芯片，系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)，且穩(wěn)定可靠，通過光耦將輸入輸出進(jìn)行電氣隔離，絕緣安全可靠，針對(duì)永磁耦合調(diào)速器調(diào)速系統(tǒng)需要保持系統(tǒng)恒定的壓力或流量，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)永磁調(diào)速耦合器轉(zhuǎn)速，同時(shí)檢測永磁耦合調(diào)速器溫度，并保護(hù)其安全。
【專利說明】一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，適用于風(fēng)機(jī)、泵類用永磁耦合調(diào)速器調(diào)速系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)使用中水泵、風(fēng)機(jī)類負(fù)載的額定參數(shù)大于實(shí)際使用的參數(shù)，多數(shù)工業(yè)場合水泵、風(fēng)通常都是調(diào)節(jié)閥門或風(fēng)門擋板開度的大小來調(diào)節(jié)所需流量與壓力。泵或風(fēng)機(jī)總是工作在額定狀態(tài)，這樣大量能量消耗在閥門或風(fēng)門所增加的阻力上，不合乎國家節(jié)能減排的號(hào)召。若采用調(diào)速技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)需求風(fēng)量或風(fēng)壓不同而調(diào)節(jié)相應(yīng)轉(zhuǎn)速，則可達(dá)到顯著節(jié)能效果。
[0003]永磁耦合調(diào)速器調(diào)速技術(shù)是近年來開發(fā)的一項(xiàng)突破性新技術(shù)，是專門針對(duì)風(fēng)機(jī)、泵類離心負(fù)載調(diào)速節(jié)能的適用技術(shù)。它具有高效節(jié)能、高可靠性、無剛性連接傳遞扭矩、可在惡劣環(huán)境下應(yīng)用、極大減少系統(tǒng)振動(dòng)、減少系統(tǒng)維護(hù)和延長系統(tǒng)使用壽命等特點(diǎn)，成為風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載節(jié)能減排技術(shù)改造的首選。
[0004]永磁耦合調(diào)速器控制裝置實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶設(shè)定的壓力或是流量來調(diào)整永磁耦合調(diào)速器的氣隙實(shí)現(xiàn)輸出功率的調(diào)整，保證系統(tǒng)的壓力或是流量恒定，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過溫、限位等保護(hù)功能。
[0005]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)檢索發(fā)現(xiàn)，目前永磁耦合調(diào)速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專利比較多，但是其控制系統(tǒng)專利幾乎沒有，原因是永磁耦合調(diào)速器作為一種新型的節(jié)能設(shè)備，研究的重點(diǎn)在于本體設(shè)計(jì)，其控制器采用了一般工業(yè)控制器進(jìn)行替代，這種控制方案要么使控制系統(tǒng)顯得冗余復(fù)雜，要么功能不夠完善，不能很好地滿足于永磁耦合調(diào)速器的控制要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的永磁耦合調(diào)速器在實(shí)際使用中需要，提供一種適用的永磁耦合調(diào)速器控制裝置，在硬件平臺(tái)，控制程序基本不變的情況下，僅需根據(jù)永磁耦合調(diào)速器容量的大小選配少量的硬件即可滿足不同功率等級(jí)永磁耦合調(diào)速器控制應(yīng)用需求。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，包括箱體以及安裝在箱體面板上的主控制單元，箱體底部安裝有電源系統(tǒng)，箱體上設(shè)有電源開關(guān)和與主控制單元連接的急停開關(guān)，所述的主控制單元包括CPU以及與CPU連接的模擬信號(hào)調(diào)理電路、電源變換電路、報(bào)警及指示燈輸出電路、光耦隔離輸入及鍵盤電路、晶閘管輸出電路、RS232通信接口電路、數(shù)碼管顯示電路及0-20mA電流信號(hào)輸出電路。
[0008]所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其CPU為STC高性能單片機(jī)，完成控制系統(tǒng)的溫度、流量信號(hào)采樣、計(jì)算、bang-bang以及PI控制功能的實(shí)現(xiàn)。
[0009]所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其模擬信號(hào)調(diào)理電路連接二路PT100熱電阻信號(hào)和一路流量變送器信號(hào)，將標(biāo)準(zhǔn)的0-10V或0-20mA信號(hào)調(diào)理成O?3V電壓信號(hào)后送至CPU處理。[0010]所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其電源變換電路提供2.8V和3.3V輸出電壓供系統(tǒng)使用。
[0011]所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其報(bào)警及指示燈輸出電路為控制系統(tǒng)提供運(yùn)行和故障狀態(tài)及報(bào)警輸出。
[0012]所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其光耦隔離輸入及鍵盤電路實(shí)現(xiàn)二路限位信號(hào)輸入及四路按鍵信號(hào)的輸入。
[0013]所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其晶閘管輸出電路為主控制單元提供兩路交流220V輸出電路，控制永磁耦合調(diào)速器氣隙調(diào)節(jié)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
[0014]所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其RS232通信接口電路提供遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)視和控制。
[0015]所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其數(shù)碼管顯示電路由上下排列的兩組四位數(shù)碼管組成，分別顯示用戶設(shè)定參數(shù)和實(shí)際檢測信號(hào)值。
[0016]所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其0_20mA電流信號(hào)輸出電路為基于單片機(jī)的PWM輸出，經(jīng)過濾波得到電壓信號(hào)，通過恒流源轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)0-20mA信號(hào)輸出。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:采用常用的芯片，并通過光耦將輸入輸出進(jìn)行電氣隔離，絕緣安全可靠，系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)，且穩(wěn)定可靠，具有接線簡單，成本低，自動(dòng)化程度高，便于設(shè)備現(xiàn)場調(diào)試和用戶使用。針對(duì)永磁耦合調(diào)速器調(diào)速系統(tǒng)需要保持系統(tǒng)恒定的壓力或流量，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)永磁調(diào)速耦合器轉(zhuǎn)速，同時(shí)檢測永磁耦合調(diào)速器溫度，并保護(hù)其安全，通過高性能IT處理器，采用24MHZ晶振，提高了控制系統(tǒng)計(jì)算速度，保證了控制的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明控制裝置安裝箱體圖；
圖2為本發(fā)明控制裝置的方框原理圖；
圖3為本發(fā)明控制程序的流程示意圖。
[0019]各附圖標(biāo)記為:1 一箱體，2—主控制單兀,3 —電源系統(tǒng)，4一急停開關(guān)，5 —電源開關(guān)，6 — CPU，7—模擬信號(hào)調(diào)理電路，8—電源變換電路，9一報(bào)警及指示燈輸出電路，10—光耦隔離輸入及鍵盤電路，11 一晶閘管輸出電路，12—RS232通信接口電路，13—數(shù)碼管顯示電路，14—0-20mA電流信號(hào)輸出電路。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]如圖1、圖2所示，本發(fā)明公開了一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，包括箱體I以及安裝在箱體I面板上的主控制單元2，箱體I底部安裝有AC220V輸入、DC5V/DC15V/DC24V輸出的開關(guān)電源系統(tǒng)3，箱體I上設(shè)有電源開關(guān)5和與主控制單元2連接的急停開關(guān)4，電源的系統(tǒng)3的直流輸出端與主控制單元2的電源線相連，為主控制單元2提供直流電源，電源系統(tǒng)3的進(jìn)線端與電源開關(guān)5的一端連接，急停開關(guān)4實(shí)現(xiàn)在緊急狀況下保護(hù)系統(tǒng)安全，DC24V為外部傳感器提供電源，DC15V為外部開關(guān)提供電源，所述的主控制單元2包括CPU 6以及與CPU 6連接的模擬信號(hào)調(diào)理電路7、電源變換電路8、報(bào)警及指示燈輸出電路9、光耦隔離輸入及鍵盤電路10、晶閘管輸出電路11、RS232通信接口電路12、數(shù)碼管顯示電路13及0-20mA電流信號(hào)輸出電路14。
[0022]其中，所述的CPU 6為STC高性能IT系列單片機(jī)STC12LE5A60S2，完成控制系統(tǒng)的溫度、流量信號(hào)采樣，計(jì)算，bang-bang以及PI控制功能的實(shí)現(xiàn)；所述的模擬信號(hào)調(diào)理電路7連接二路PT100熱電阻信號(hào)和一路流量變送器信號(hào)或是壓力變送器信號(hào)，將標(biāo)準(zhǔn)的0-10V或0-20mA信號(hào)調(diào)理成O?3V電壓信號(hào)后送至CPU 6處理，光電耦合芯片TLP521及TLP281_4提供隔離輸入實(shí)現(xiàn)二路限位信號(hào)輸入及四路按鍵信號(hào)(按鍵分別是菜單鍵、增加鍵、減少鍵、確認(rèn)鍵)的輸入；所述的電源變換電路8實(shí)現(xiàn)DC-DC變換，為單片機(jī)系統(tǒng)提供2.8V和
3.3V輸出電壓；所述的報(bào)警及指示燈輸出電路9為控制系統(tǒng)提供運(yùn)行和故障狀態(tài)及報(bào)警輸出，采用三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，控制運(yùn)行指示燈和故障狀態(tài)及聲光報(bào)警；所述的光耦隔離輸入及鍵盤電路10實(shí)現(xiàn)二路限位信號(hào)輸入及四路按鍵信號(hào)的輸入；所述的晶閘管輸出電路11通過高性能光電耦合隔離器M0C3052為主控制單元2提供兩路交流220V輸出電路，控制永磁耦合調(diào)速器氣隙調(diào)節(jié)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；所述的RS232通信接口電路12采用MX3232芯片為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)視和控制提供了通訊接口 ；所述的數(shù)碼管顯示電路13由上下排列的兩組四位數(shù)碼管組成，通過NPN三極管8050驅(qū)動(dòng)，分別顯示用戶設(shè)定參數(shù)和實(shí)際檢測信號(hào)值；所述的0-20mA電流信號(hào)輸出電路14為基于單片機(jī)的PWM輸出，經(jīng)過濾波得到電壓信號(hào)，通過恒流源轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)0-20mA信號(hào)輸出。
[0023]本發(fā)明控制裝置的控制方法包括三種:手動(dòng)控制方式、自動(dòng)控制方式及遠(yuǎn)程控制方式。
[0024]手動(dòng)運(yùn)行模式下可顯示壓力、流量或溫度等實(shí)際參數(shù)，手動(dòng)控制永磁耦合調(diào)速器氣隙調(diào)節(jié)裝置。
[0025]自動(dòng)運(yùn)行模式下，根據(jù)用戶的設(shè)定值與實(shí)際值，及用戶的選擇的控制方式進(jìn)行自動(dòng)控制，及保護(hù)。
[0026]遠(yuǎn)程工作模式下，通過通訊遠(yuǎn)程監(jiān)視現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài)，并能設(shè)定相關(guān)參數(shù)，遠(yuǎn)程模式不影響控制方式。
[0027]在手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，由限位開關(guān)提供限位信號(hào)，控制裝置能控制最大或最小氣隙的電氣限位，起到保護(hù)永磁耦合調(diào)速器氣隙調(diào)節(jié)裝置的目的。
[0028]在手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，通過按鍵可增大永磁耦合調(diào)速器氣隙或減小永磁耦合調(diào)速器氣隙，其中在向上或是向下的按鍵一直按住時(shí)，氣隙調(diào)整到限位開關(guān)時(shí)不能再調(diào)整。
[0029]在自動(dòng)運(yùn)行工作時(shí)，通過按鍵調(diào)整壓力或是流量的設(shè)定值，主控制單元2測量實(shí)際值并與與設(shè)定值進(jìn)行比較，通過內(nèi)置的bang-bang控制算法或是PI控制算法，輸出控制晶閘管輸出電路11，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)永磁耦合調(diào)速器的氣隙。
[0030]在自動(dòng)調(diào)整過程中，當(dāng)溫度達(dá)到上限值，或是碰觸到限位開關(guān)，或是單次運(yùn)行時(shí)間超過限值都會(huì)停止輸出，起到保護(hù)永磁耦合調(diào)速器氣隙調(diào)節(jié)裝置的目的。
[0031]圖3為發(fā)明控制程序的流程示意圖，CPU 6通過模擬信號(hào)調(diào)理電路7采樣壓力傳感器及溫度傳感器的數(shù)據(jù)，獲取當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)，壓力及溫度信號(hào)經(jīng)過濾波，調(diào)理之后，通過處理器的A/D中斷轉(zhuǎn)換程序進(jìn)行采集，并進(jìn)行中值濾波，將最終得到的壓力及溫度值存放在對(duì)應(yīng)的數(shù)組中，CPU 6根據(jù)采樣數(shù)據(jù)集、用戶設(shè)定數(shù)據(jù)及用戶設(shè)置的控制方式(PI控制或是bang bang控制)來選擇對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法得出對(duì)應(yīng)的輸出控制信號(hào),CPU 6通過定時(shí)中斷送出顯示的段碼及位碼信號(hào)給顯示驅(qū)動(dòng)電路，不斷更新顯示緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)達(dá)到更新顯示的目的。
[0032]控制程序包括用戶參數(shù)設(shè)定功能程序，通過結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)豐富的用戶參數(shù)組，用戶通過按鍵實(shí)現(xiàn)參數(shù)的修改及存儲(chǔ)。所述的用戶參數(shù)包括用戶壓力、溫度等設(shè)定值，報(bào)警值，控制方式，相關(guān)系數(shù)等。
[0033]控制程序還包括保護(hù)及報(bào)警功能，通過采樣的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的設(shè)定值進(jìn)行比較，做出相應(yīng)的報(bào)警或是保護(hù)。
[0034]控制程序還包括通信功能，通過串口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)及其它系統(tǒng)的通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
[0035]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，包括箱體(I)以及安裝在箱體(I)面板上的主控制單元(2)，箱體(I)底部安裝有電源系統(tǒng)(3)，箱體(I)上設(shè)有電源開關(guān)(5)和與主控制單元(2)連接的急停開關(guān)(4)，其特征在于:所述的主控制單元(2)包括CPU (6)以及與CPU (6)連接的模擬信號(hào)調(diào)理電路(7)、電源變換電路(8)、報(bào)警及指示燈輸出電路(9)、光耦隔離輸入及鍵盤電路(10 )、晶閘管輸出電路(11)、RS232通信接口電路(12 )、數(shù)碼管顯示電路(13 )及0-20mA電流信號(hào)輸出電路(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其特征在于，所述的CPU(6)為STC高性能單片機(jī)，完成控制系統(tǒng)的溫度、流量信號(hào)采樣、計(jì)算、bang-bang以及PI控制功能的實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其特征在于，所述的模擬信號(hào)調(diào)理電路(7)連接二路PT100熱電阻信號(hào)和一路流量變送器信號(hào)，將標(biāo)準(zhǔn)的0-10V或0-20mA信號(hào)調(diào)理成O?3V電壓信號(hào)后送至CPU (6)處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其特征在于，所述的電源變換電路(8)提供2.8V和3.3V輸出電壓供系統(tǒng)使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其特征在于，所述的報(bào)警及指示燈輸出電路(9)為控制系統(tǒng)提供運(yùn)行和故障狀態(tài)及報(bào)警輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其特征在于，所述的光耦隔離輸入及鍵盤電路(10 )實(shí)現(xiàn)二路限位信號(hào)輸入及四路按鍵信號(hào)的輸入。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其特征在于，所述的晶閘管輸出電路(11)為主控制單元(2)提供兩路交流220V輸出電路，控制永磁耦合調(diào)速器氣隙調(diào)節(jié)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其特征在于，所述的RS232通信接口電路(12)提供遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)視和控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其特征在于，所述的數(shù)碼管顯示電路(13)由上下排列的兩組四位數(shù)碼管組成，分別顯示用戶設(shè)定參數(shù)和實(shí)際檢測信號(hào)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種永磁耦合調(diào)速器控制裝置，其特征在于，所述的0-20mA電流信號(hào)輸出電路(14)為基于單片機(jī)的PWM輸出，經(jīng)過濾波得到電壓信號(hào)，通過恒流源轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)0-20mA信號(hào)輸出。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK104035364SQ201410237306
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】李爭光, 楊高 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所