| 加工定制：是 | 品牌：安科瑞電氣 | 型號：ARDP |
| 測量范圍：安科瑞電氣 | 尺寸：電議mm | 電池種類：電議 |
| 測量精度：0.5 | 電源電壓：220V | 用途：電議 |
| 規(guī)格：電議 |
0 引言
在生產(chǎn)自動化場合和樓宇中，存在著大量的風機、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元件。熱繼電器本身存在設計缺陷，重復性差、可靠性低，存在保護隱患，且傳統(tǒng)的水泵控制方式存在控制線路復雜、功能單一、后期維護困難等缺陷。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，測量保護技術的成熟，也改變著傳統(tǒng)水泵的應用方式，從按鈕指示燈到目前的一體式智能控制器的轉變。
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(開關或模擬量)的測量功能；過/欠壓、相序、過載、欠載（干轉）、斷相等故障的保護功能；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）架構內(nèi)核的32位處理器MCF51EM256，時鐘頻率可達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電源提供，安裝電阻R44、R45。當液位傳感器為0-10V接口時，安裝電阻R44（0Ω）、R45。同理，在液位采集通道處也應加入保護電路。
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、轉換開關、熱繼電器、時間繼電器等組成。傳統(tǒng)的水泵控制方式內(nèi)部接線復雜，給檢修人員調(diào)試設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、多功能保護繼電器、手/自動轉換開關、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。電流保護支持獨立開/關設置，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***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。
表1 傳統(tǒng)控制箱和智能水泵控制箱控制方式性能比較
技術性能指標 | 傳統(tǒng)水泵控制箱 | 智能水泵控制箱 | 對比結果 |
電源電壓 | AC187~231V | AC85V~265V/ DC100V~350V | 電壓使用范圍明顯增大 |
總體耗能 | 50W以上 | 7W左右 | 能耗降低86% |
接線接點 | 180點 | 41點 | 接點減少77% |
二次線 | 120m | 30m | 節(jié)約二次線70% |
絕緣電阻 | 1MΩ以上 | 100MΩ | 絕緣安全性增強 |
占用體積 | 分布安裝，占用體積大 | 集中安裝，占用體積小 | 箱體尺寸減少約30% |
抗振性 | —— | 能承受GB/T 11287－2000規(guī)定的等級為***振動響應和耐久試驗 | —— |
抗干擾性 | —— | 能承受GB/T 17626.2到GB/T 17626.6規(guī)定的Ⅲ級干擾 | —— |
環(huán)境適應性 | —— | 污染等級3級 | —— |
5 應用
地鐵、地下車站或橋梁隧道由于滲水或降雨，導致大量的積水，嚴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；、當前工作的污水泵出現(xiàn)故障時，備用泵能夠自動投入；當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，并具有豐富的保護功能，使水泵運行更安全。
文章來源：《電氣應用》2015年第2期
參考文獻
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