CN111273583A - 一种智能补水控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能补水控制器,控制器包括:电源模块、DO接口模块、RS485接口模块、AI采集接口模块、电阻采集接口模块、AO控制接口模块;DO接口模块、AO控制接口模块、电阻采集接口模块、AI采集接口模块、RS485接口模块分别与CPU连接;其中,DO接口模块的输出端与泄水装置控制连接;AO采集接口模块输出端与补水装置控制连接;电阻采集接口模块与电阻型压力传感器相连;AI采集接口模块与电流型压力传感器相连;交流电源与电源模块的输入端相连,电源模块的输出端与CPU相连,智能补水控制器能够实现既能使用电阻型压力传感器,又能使用电流型压力传感器。
Description
技术领域
本发明涉及智能补水领域,特别是涉及一种智能补水控制器。
背景技术
在供热***中,水经过锅炉加热后,通过管道输送到用户,然后再流回到锅炉进行加热,如此循环。水在循环的过程中,由于温度变化、水的汽化、管道跑漏等原因,会造成***中的总水量发生变化,一般常见的是***掉压,为了维持循环供水,就需要及时向***中进行补水,由于现场安装的压力传感器种类、型号不同,所以需要选用不同类型的补水控制器,而且在出现异常补水动作时,需要工程师在进行现场跟踪监控,目前市场上的补水控制器要么功能单一,要么不带有远传通信功能,要么不具备自动诊断功能,如果有一款补水控制仪,既能使用电阻型压力传感器,又能使用电流型压力传感器,具备自动诊断功能,支持多种控制模式,能够进行远传通信,就能为现场的使用人员的工作带来便利,提高工作效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能补水控制器,能够实现既能使用电阻型压力传感器,又能使用电流型压力传感器。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种智能补水控制器,包括:电源模块、DO(DIGITALOUTPUT)接口模块、RS485接口模块、AI(ANALOGINPUT)采集接口模块、电阻采集接口模块、AO(ANALOGOUTPUT)控制接口模块;所述DO接口模块、所述AO控制接口模块、所述电阻采集接口模块、所述AI采集接口模块、所述RS485接口模块分别与CPU连接;其中,所述DO接口模块的输出端与泄水装置控制连接;所述AO采集接口模块输出端与补水装置控制连接;所述电阻采集接口模块与电阻型压力传感器连接;所述AI采集接口模块与电流型压力传感器连接;交流电源与所述电源模块的输入端连接,所述电源模块的输出端与所述CPU连接。
可选的,所述泄水装置包括电磁阀,所述DO接口模块的输出端与所述电磁阀连接,所述DO接口模块输出的控制信号用于控制所述电磁阀的通断,实现泄水或者停止泄水。
可选的,所述补水装置包括变频器,所述AO控制接口模块的输出端与所述变频器连接,所述AO控制接口模块输出的控制信号用于控制所述变频器,所述变频器接收到控制信号驱动补水泵运行,实现补水。
可选的,所述控制器还包括所述DI(DIGITALINPUT)接口模块,所述DI接口模块的输出端与所述CPU连接,所述DI接口模块的输入端与变频报警器连接,所述DI接口模块用于采集所述变频报警器发出的报警信号。
可选的,所述RS485接口模块设有两个。
可选的,所述控制器还包括前置面板模块,前置面板模块的输出端与所述CPU连接,所述前置面板模块包括数码管模块,所述数码管模块用于显示控制器的各种参数值。
可选的,所述前置面板模块还包括LED指示灯。
可选的,所述前置面板模块还包括按键。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明提供的智能补水控制器包括:电源模块、DO接口模块、AO控制接口模块、电阻采集接口模块、AI采集接口模块、RS485接口模块;DO接口模块、AO控制接口模块、电阻采集接口模块、AI采集接口模块、RS485接口模块分别与CPU连接;其中,DO接口模块的输出端与泄水装置控制连接;AO采集接口模块输出端与补水装置控制连接;电阻采集接口模块与电阻型压力传感器连接;AI采集接口模块与电流型压力传感器连接;交流电源与电源模块的输入端连接,电源模块的输出端与CPU连接,能够实现既能使用电阻型压力传感器,又能使用电流型压力传感器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例智能补水控制器的结构示意图;
图2为本发明实施例DI采集接口模块电路图;
图3为本发明实施例DO接口模块电路图;
图4为本发明实施例AI采集接口模块电路图;
图5为本发明实施例电阻采集接口模块电路图;
图6为本发明实施例AO控制接口模块电路图;
图7为本发明实施例前置面板模块电路图。
符号说明:
1-电源模块、2-DI接口模块、3-DO接口模块、4-RS458接口模块、5-AI采集接口模块、6-电阻采集模块、7-AO控制接口模块、8-LED指示灯、9-按键、10-数码管、11-CPU。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种智能补水控制器,能够实现既能使用电阻型压力传感器,又能使用电流型压力传感器。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图6所示,本实施例中的智能补水控制器包括:电源模块1、DO接口模块3、RS485接口模块4、AI采集接口模块5、电阻采集接口模块6、AO控制接口模块7;DO接口模块3、AO控制接口模块7、电阻采集接口模块6、AI采集接口模块5、RS485接口模块4分别与CPU11连接;其中,DO接口模块3的输出端与泄水装置控制连接;AO采集接口模块7输出端与补水装置控制连接;电阻采集接口模块6与电阻型压力传感器连接;AI采集接口模块5与电流型压力传感器连接;交流电源与电源模块1的输入端连接,电源模块1的输出端与CPU11连接。
作为一种可选的实施方式,泄水装置包括电磁阀,DO接口模块3的输出端与电磁阀连接,所述DO接口模块输出的控制信号用于控制电磁阀的通断,实现泄水或者停止泄水。
当CPU11接收到DO接口模块3控制信号时,CPU11驱动DO接口模块3输出控制信号给继电器,通过继电器的触点控制电磁阀通断。
作为一种可选的实施方式,补水装置包括变频器,AO控制接口模块7的输出端与变频器连接,AO控制接口模块7输出的控制信号用于控制变频器,变频器接收到控制信号驱动补水泵运行,实现补水。
使用按键的手动模式,可以设置变频器的频率,变频器按照固定频率运行,CPU11控制AO控制接口模块7输出固定的电流值传输给变频器,电流值与变频器的频率成正比关系,因此,固定的电流值对应固定的频率进行补水。
作为一种可选的实施方式,控制器还包括DI接口模块2,DI接口模块2的输出端与CPU11连接,所述DI接口模块2的输入端与变频报警器连接,所述DI接口模块用于采集变频报警器发出的报警信号。
CPU11采集DI接口模块2输出的信号,当DI接口模块2输入信号为0V时,此时DI接口采集到变频报警器发出的报警信号为0,AO控制接口模块7输出0mA电流值,此时,控制器就能感知到变频器发生了故障,则控制器就只采集压力值,不做任何控制,即便是需要补水也不实行补水功能,补水动作是无意义的,变频器停止运行。
作为一种可选的实施方式,RS485接口模块4设有两个。
作为一种可选的实施方式,控制器还包括前置面板模块,前置面板模块的输出端与CPU11连接,前置面板模块包括数码管模块10,所述数码管模块用于显示控制器的各种参数值。
作为一种可选的实施方式,前置面板模块还包括LED指示灯8。
优选的,LED指示灯8设有4个,用于显示各种报警状态。
作为一种可选的实施方式,前置面板模块还包括按键9。
优选的,按键9设有4个,用于实现操作。
本发明提供的一种智能补水控制器的工作原理如下:
控制器通过电阻采集接口模块6与电阻型压力传感器连接,用于采集电阻型压力传感器的压力值,采集到的电阻型压力传感器的压力值为PV;控制器通过AI采集接口模块5与电流型压力传感器连接,用于采集电流型压力传感器的压力值,采集到的电流型压力传感器的压力值PV;
控制器设定上限压力值HA、下限压力值LA和泄水压力值OP;这三个参数大小关系为LA<HA<OP,对不同的压力传感器进行数据采集的步骤包括(所有的参数都是通过按键进行设置获取的):
S1:当采集压力值PV小于下限压力值LA时,控制器控制AO接口模块7输出电流信号,不同的电流值对应不同的频率,当AO接口模块7输出20mA的电流值,AO控制接口模块7输出的控制信号用于控制变频器,变频器接收到控制信号驱动补水泵运行,在补水过程中,压力逐渐增高,实现对***的补水。
S2:当采集压力值PV大于上限压力值HA时,控制器控制AO接口模块7输出0mA电流值,控制变频器停止补水。
S3:当***压力值PV大于泄水压力值OP时,DO接口模块3与电磁阀连接并输出开信号传输给电磁阀,当电磁阀接通后,开始泄水,泄水过程中,***压力值PV会减小,当***压力值小于上限HA时,控制DO接口输出关信号给电磁阀,电磁阀关闭,停止泄水。
S4:当恒压控制模式下,CPU11采集压力值与设定压力值通过PID控制算法进行比较,算出控制输出值,根据输出值计算电流值,将计算出的电流值通过AO控制接口模块7传输给变频器,从而使***压力值等于设定压力值,实现***恒压状态。
如图4所示的AI采集接口模块,电流信号先通过采样电阻R5,将电流信号转换为电压信号,运算放大器U2的输入端接入该电压信号,进行隔离输出,输出的电压信号连接到CPU的ADC引脚上,CPU通过对电压的采集计算,可以计算出输入的电流值,进而计算出对应的压力值。
如图5所示的电阻采集接口模块,采集电阻与R36、R39、R40、R43组成惠斯通电桥,惠斯通电桥将电阻信号转换为差分电压信号,然后通过运算放大器U10,将差分电压信号放大隔离输出,接入到CPU的ADC引脚上,CPU对转换的电压进行换算,可以计算出对应的电阻值,然后再进一步换算,可以计算出该电阻值对应的压力值(电阻型压力传感器的电阻值与压力值成正比例关系)。
本发明提供的一种智能补水控制器的LED灯状态显示原理如下:
在前置面板模块上设置有4个LED指示灯8,分别为上限报警灯、下限报警灯、输出指示灯和通信指示灯;前置面板模块通过线缆与控制器主板相连,控制器通过LED指示灯8显示报警、控制和通信状态;LED指示灯8与CPU11的引脚相连,CPU11直接控制不同LED指示灯8的亮与灭,其步骤为:
S1:当采集压力值大于上限压力值时,CPU11控制上限报警灯灯亮,反之则灭。
S2:当采集压力值小于下限压力值时,CPU11控制下限报警灯灯亮,反之则灭;
S3:当控制器控制AO控制接口模块7输出电流信号给水泵变频器,使水泵运行,实现补水功能,这一过程中会控制输出指示灯亮,反之则灭。
S4:当电脑、PLC或触摸屏与控制器连接,控制器通过RS485接口模块4与上位机连接进行ModbusRTU通信时,当CPU11控制器进行读取时,每读取一次信息,通信指示灯闪烁一次。
S5:当采集压力值等于上限压力值或下限压力值时,LED指示灯不做出任何反应。
本发明提供的一种智能补水控制器的组合按键及数码管显示运行、配置参数原理如下:
控制器通过按键9对各种控制参数进行配置,前置面板模块通过线缆与控制器主板相连,实现按键9与CPU11的引脚的相连,前置面板模块设置有4个按键9,分别为“手/自动切换”按键、“设置”按键、“加”按键、“减”按键;通过“手/自动切换”按键实现补水控制的手/自动控制调试;控制器通过数码管模块10显示运行、配置参数,前置面板模块设置有8个数码管模块10,其中4个数码管模块10为一组,共两组,当使用按9操作控制参数时,上面4个数码管模块10显示参数名称,下面4个数码管模块10显示参数值。当数码管模块10在空闲状态下,上面4个数码管显示***压力值,下面4个数码管则显示下限或设定压力值。
具体操作为:先短按“设置”按键,进入到参数菜单,如果想要切换配置参数,再次按压“设置”按键,确定好要设置的参数,按“手/自动切换”按键可以实现手动和自动的模式切换,比如当前模式是手动模式,按一下“手/自动切换”按键,就切换到“自动”模式,再按一下“手/自动切换”按键,就切换到“手动”模式;在手动模式下,下面的数码管模块10显示“dbug”,这个时候按“加”按键,控制器的AO控制接口7输出的电流值就增大0.5mA,再按一次,就再次增大0.5mA,以此类推,电流最大为20mA,相应的每按一下“减”按键,电流就减小0.5mA,以此类推,电流最小为0mA。通过按压“加”、“减”按键实现对参数的增加、减小,参数设置完成后,再次按压“设置”按键就可以实现对参数的保存,此时数码管模块10上排显示LOC,下排显示END。
本发明提供的一种智能补水控制器的RS485通信原理如下:
控制器控制的2路RS485接口模块4均支持ModbusRTU通信协议,第一路RS485接口模块4用于与上位机通信,与上位机通信时,控制器作为设备,上位机能够实现对控制器的采集和控制;第二路RS485接口模块4用于与下位机进行通信,下位机一般为变频器或水表,与下位机通信时,控制器作为主设备,实现对变频器或水表数据的采集。
对变频器/水表数据采集的步骤:
(1)通过AO控制接口模块输出电流信号给变频器,不同的电流值对应不同的频率,变频器驱动补水泵运行。
(2)控制器与水表通过RS485接口模块4连接,水表需要支持ModbusRTU协议,控制器作为主机读取水表数据。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种智能补水控制器,其特征在于,所述控制器包括:电源模块、DO接口模块、RS485接口模块、AI采集接口模块、电阻采集接口模块、AO控制接口模块;所述DO接口模块、所述AO控制接口模块、所述电阻采集接口模块、所述AI采集接口模块、所述RS485接口模块分别与CPU连接;其中,所述DO接口模块的输出端与泄水装置控制连接;所述AO采集接口模块输出端与补水装置控制连接;所述电阻采集接口模块与电阻型压力传感器连接;所述AI采集接口模块与电流型压力传感器连接;交流电源与所述电源模块的输入端连接,所述电源模块的输出端与所述CPU连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能补水控制器,其特征在于,所述泄水装置包括电磁阀,所述DO接口模块的输出端与所述电磁阀连接,所述DO接口模块输出的控制信号用于控制所述电磁阀的通断,实现泄水或者停止泄水。
3.根据权利要求1所述的一种智能补水控制器,其特征在于,所述补水装置包括变频器,所述AO控制接口模块的输出端与所述变频器连接,所述AO控制接口模块输出的控制信号用于控制所述变频器,所述变频器接收到所述控制信号驱动补水泵运行,实现补水。
4.根据权利要求1所述的一种智能补水控制器,其特征在于,所述控制器还包括所述DI接口模块,所述DI接口模块的输出端与所述CPU连接,所述DI接口模块的输入端与变频报警器连接,所述DI接口模块用于采集所述变频报警器发出的报警信号。
5.根据权利要求1所述的一种智能补水控制器,其特征在于,所述RS485接口模块设有两个。
6.根据权利要求1所述的一种智能补水控制器,其特征在于,所述控制器还包括前置面板模块,前置面板模块的输出端与所述CPU连接,所述前置面板模块包括数码管模块,所述数码管模块用于显示控制器的各种参数值。
7.根据权利要求1所述的一种智能补水控制器,其特征在于,所述前置面板模块还包括LED指示灯。
8.根据权利要求1所述的一种智能补水控制器,其特征在于,所述前置面板模块还包括按键。
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