CN102635542A

CN102635542A - 无扰切换水泵控制系统

Info

Publication number: CN102635542A
Application number: CN2012101081524A
Authority: CN
Inventors: 陈红明; 宋嵩
Original assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Current assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: CN102635542B

Abstract

本发明涉及无扰切换水泵控制系统，包括有与被控水泵电机连接的主电路、以及控制所述主电路的控制回路，其中，所述的控制回路通过断路器接入电源，主回路上设置双状态选择开关，双状态选择开关后对应的第一和第二状态电路并联且各状态电路上均设置一个延时继电器；各延时继电器均自带一个得电时立即闭合、而断电时延长设定时间后断开的延时断开辅助触点。本发明在不改变水泵系统任何工艺设备的情况下，仅通过电气设备的升级，实现了水泵电机在集中和机旁互相切换而不停机的控制方式，并可在现场操作箱和HMI（人机界面）上进行启停操作，提高了水泵系统的安全可靠性和操控便利性。

Description

无扰切换水泵控制系统

技术领域

本发明涉及一种水泵切换控制系统，可广泛应用于各行业需要持续工作的水处理系统。

背景技术

在对水处理系统工作持续性要求高的行业，如钢铁企业的连续退火、镀锌、热轧、高炉及转炉的某些系统中，均需要循环水来冷却设备才能保证设备的正常运行，一旦供水终止将会造成重大的财产损失。所以，保证水处理系统水泵工作的可靠性和持续性是整个系统正常运行的前提条件。

目前，我们的供水系统都是采用PLC系统进行控制。但是通常，我们的水泵可能会因现场的各种原因而导致运行的中断，比如PLC的断电、故障或停机；通讯网络的中断；检修及紧急状况时操作模式的切换等。由此就会对水处理系统的正常工作造成很大影响，所以目前的方法中，系统可靠性、持续性和安全性都有待提高。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是：克服上述技术缺陷，提供一种无扰切换水泵控制系统，在控制系统切换时可保证水泵系统持续运行，充分提高水泵系统的可靠性和安全性，同时为调试及泵组检修提供便利，增加水泵系统的使用寿命。

为解决上述技术方案，本发明采用的技术方案是：

无扰切换水泵控制系统，包括有与被控水泵电机连接的主电路、以及控制所述主电路的控制回路，其中，所述的控制回路通过断路器接入电源，包括有按就地和远程两种方式来控制电机的启动和停止的启停控制模块、判断及指示电机是否正常运行的运行及故障状态指示模块以及可进行双模式选择的操作模式选择模块，其特征在于所述的操作模式选择模块为：控制回路主回路上设置双位选择开关，双位选择开关后就地控制回路和远程控制回路并联，且双位选择开关后对应的各状态电路上均设置一个延时继电器；各延时继电器均自带一个得电时立即闭合、而断电时延长设定时间后断开的常开辅助触点。

按上述技术方案，所述的启停控制模块为：就地控制回路对应的手动启停电路和远程启停电路并联后再串联接触器、主断路器常开触点和三相热继电器的常闭触点；手动启停电路中，一个就地控制延时继电器依次串连操作箱上的停止按钮的常闭触点和启动按钮的常开触点，同时停止按钮触点并联一个上接触器常开触点；远程启停电路中，一个远程控制延时继电器依次串联由PLC输出控制的启动继电器的常开触点和停止继电器的常闭触点，同时停止继电器的常闭触点并联一个上接触器常开触点。

按上述技术方案，运行及故障状态指示模块的故障指示回路和运行/停止指示回路并联后依次串接主断路器和热继电器；故障指示回路的中间继电器的线圈串联主断路器的常开触点；运行/停止指示回路的中间继电器两端分别串联接触器的常开触点和主断路器的常开触点；运行及故障状态指示模块还包括显示各种运行状态的指示灯回路，且各指示灯回路均由一个中间继电器和指示灯串联而成；故障指示回路的中间继电器的常开辅助触点与故障指示灯回路相连；运行/停止指示回路的中间继电器的常开辅助触点分别与停止指示灯回路和运行指示灯回路相连。

按上述技术方案，系统还设置有在远程状态下通过PLC系统的输入输出点对电机状态进行监视和启停控制的人机界面。

按上述技术方案，所述的就地状态设置为人为控制电机的就地模式，远程状态设置为人为控制和PLC自动控制电机的远程模式。

按上述技术方案，主电路中的三相动力电源引自马达控制中心的断路器上，并通过接触器、热继电器后连接至电机。

按上述技术方案，各继电器、接触器、断路器均设置在马达控制中心，选择开关、各按钮、指示灯设置于现场操作箱中，现场操作箱接入到马达控制中心，马达控制中心与PLC系统之间通过控制信号交互连接。

采用无扰切换水泵控制系统进行水泵电机控制时，根据水泵系统运行的要求选择不同的水泵电机控制方式，水泵正常工作时采用远程控制水泵电机方式，PLC自动或依据设定工艺参数或完成对电机状态的监视和启停控制；当水泵故障、需要维护或者现场紧急启动时，选择在现场操作箱操作的就地控制水泵电机方式；相互切换时通过各模式状态下分别设置的延时继电器实现两个模式下电机不停机的无扰切换。

需要将运行水泵从远程模式切换到就地模式时，将双位选择开关从远程触点切换到就地触点，即双位选择开关从远程触点接通切换到就地触点接通时，就地状态电路对应的手动控制电路的延时继电器线圈立即得电，对应的辅助触点立即闭合，同时远程状态控制电路上的延时继电器线圈断电，但断电后的延时继电器辅助触点仍暂时保持闭合，此时就地、远程状态控制电路上的延时继电器常开触点、接触器常开触点同时处于得电闭合状态，当远程状态控制电路延时时间到后，延时继电器常开触点断开，则远程状态电路断开，此时就地状态电路仍保持接通，则整个切换过程中电机和水泵始终保持运行状态，实现了从远程模式切换到就地模式的无扰动切换；如需要将运行电机和泵从就地模式切换到远程模式，此时双位选择开关的状态为就地工作模式，即就地触点接通，需要切换到远程触点接通；切换后远程状态控制电路上的延时继电器线圈立即得电，其辅助点立即闭合，而就地状态电路对应的手动控制电路的延时继电器线圈断电，但断电后的延时继电器辅助触点仍暂时保持闭合，此时就地、远程状态控制电路上的延时继电器常开触点、接触器常开触点同时处于得电闭合状态，当就地状态控制电路延时时间到后，延时继电器常开触点断开，则就地状态电路断开，此时远程状态电路仍保持接通，则整个切换过程中电机和水泵始终保持运行状态，实现了从就地模式切换到远程模式的无扰动切换。

相对于现有技术，本发明在不改变水泵系统任何工艺设备的情况下，仅通过电气设备的升级，实现了水泵电机在远程和就地互相切换而不停机的控制方式，并可在现场操作箱和HMI（人机界面）上进行启停操作，提高了水泵系统的安全可靠性和操控便利性。

此外，由于采用双输出延时继电器控制水泵电机的启停，双延时继电器均为短时得电工作制，继电器在启动完成后则立即自动断电，相对于长时间吸合的单继电器系统延长了继电器的使用寿命，同时可在PLC停机、网络中断等状况下仍保持水泵的运行，提高了工厂运作的安全稳定性。

最后，本控制系统的无扰切换功能可实现在进行远程/就地切换时运行电机和水泵的持续运行，这种功能在事故紧急状况下为水泵运行的持续性提供了保证，同时为调试及泵组检修提供了便利，避免了因远程/就地切换而导致的水泵频繁启停，实现设备维护后不停机直接投入运行，减少对电网冲击和设备的启停次数，增加设备的使用寿命。

附图说明

图1是：本发明实施的无扰切换水泵控制系统的控制回路电路图。

图2是：本发明实施的无扰切换水泵控制系统的主回路电路图。

图3是：本发明无扰切换水泵控制系统的PLC输入信号配置图。

图4是：本发明无扰切换水泵控制系统的PLC输出信号配置图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

本发明的无扰切换水泵控制系统分为远程控制和就地控制方式，根据泵的要求选择不同的控制方式，一般情况下泵正常时采用远程控制方式，PLC依据工艺要求，自动确定启动泵的数量，当泵故障、需要维护或者现场紧急启动时，泵选择就地控制方式，相互切换时通过延时继电器实现无扰切换。

电气控制回路是整个系统的硬件环境。如附图1和图2所示，其控制回路包括电机M、MCC（Motor Control Center，马达控制中心）控制柜、PLC（可编程逻辑控制器）柜、HMI（人机界面）、现场操作箱。其中选择开关、按钮、指示灯等安装于现场操作箱中，便于在现场对电机进行操作和监视。选择开关可对就地、远程操作进行切换，当泵故障、需要维护或者现场紧急启动时，将选择开关旋至就地操作，此时泵完全处于在现场操作箱操作的就地手动控制状态，不受PLC设备和程序的任何影响。当将选择开关旋至远程操作，泵可在HMI上进行手动启停，也可在HMI上选择自动模式，自动起停，当在HMI上进行操作时，通过PLC的输入输出点来完成对电机状态的监视和启停控制。断路器、接触器、热继电器、中间继电器及延时继电器等电气控制及保护元件均安装在MCC控制柜中，状态信号送入到PLC中，远程控制信号由PLC送出。

附图1～4中各控制元件和保护元件作用及连接关系为：Q11为主回路断路器、Q12为控制回路断路器，负责控制电源的通断；K11为接触器，闭合时，泵运行，断开时，泵停止；F11为热继电器，电机过热保护；S11为选择开关，选择1-2接通时为就地控制方式，此时由PLC输出启动继电器K31和停止继电器K32控制，选择3-4接通时为远程控制方式，此时由现场操作箱启动按钮S12和停止按钮S13控制；K12、K13为中间继电器，K12辅助点将断路器和热继电器的故障传送到操作箱指示灯和PLC进行监视，K13辅助点将运行/停止信号送到操作箱指示灯和PLC进行监视；K14、K15为延时继电器，各自带一个延时断开辅助点，当继电器得电时，对应的常开辅助触点立即闭合，当断电时，触点延时一定时间后断开，这样保证了在切换的过程中，继电器已经失电，可是它对应的辅助触点还是闭合的，设备能保持原运行状态一定时间；H21、H22、H23为操作箱上信号灯，分别反映泵运行、停止、故障状态。

图1所示为本发明的控制回路，两线控制电源（交流电220V，相线1L01，零线1L02）通过断路器Q12接至MCC控制柜，MCC控制柜内包括运行控制回路、故障指示回路、运行指示回路、就地/远程选择回路。控制回路和进线电源之间装有Q12断路器对整个控制回路进行短路和过载保护。控制回路主要分为3个部分。

(1)启停控制部分。按就地和远程两种方式来控制电机的启动和停止。延时断开继电器-K14的常开触点分别串联操作箱停止按钮S13的常闭点和启动按钮S12的常开点，同时S12并联上接触器K11的常开点作为自保；延时断开继电器-K15的常开触点分别串联停止继电器(PLC输出)K32的常闭点和启动继电器(PLC输出)K31的的常开点，同时K31并联上接触器K11的常开点作为自保。然后以上两回路串联接触器K11的线圈、主断路器Q11的常开触点、热继电器F11的常闭触点。

(2)运行及故障状态指示部分。中间继电器K12的线圈串联主断路器Q11的常开触点、热继电器F11的常闭触点，作为故障状态的判断，K12的常开辅助触点送至操作箱指示灯H23指示故障状态。中间继电器K13的线圈串联接触器K11的常开触点、主断路器Q11的常开触点、热继电器F11的常闭触点，作为运行状态的判断，K13的常开辅助触点送至操作箱指示灯H21指示运行状态，K13的常闭辅助触点送至操作箱指示灯H22指示停止状态。

(3)操作模式选择部分。操作箱上的开关S11，两个选择位上分别串联延时继电器K14和K15，作为就地控制或远程控制的选择。如需要将运行泵从远程模式切换到就地模式，则将双位选择开关S11从远程切换到就地，即S11从3-4接通切换到1-2接通，延时继电器K14线圈立即得电，对应的常开辅助触点立即闭合，同时延时继电器K15线圈断电，但断电后的K15常开辅助触点仍暂时保持闭合，此时K14和K15的常开触点、接触器K11常开触点同时处于得电闭合状态。当K15延时时间到后，其常开触点断开，但此时K14仍保持接通，则整个切换过程中电机和水泵始终保持运行状态，实现了从远程模式切换到就地模式的无扰动切换。

如需要将运行泵从就地模式切换到远程模式，则将双位选择开关S11从就地切换到远程，延时继电器K15线圈立即得电，对应的常开辅助触点立即闭合，同时延时继电器K14线圈断电，但断电后的K14辅助常开触点仍暂时保持闭合，此时K14和K15的常开触点、接触器K11常开触点同时处于得电闭合状态。当K14延时时间到后，其常开触点断开，但此时K15仍保持接通，则整个切换过程中电机和水泵始终保持运行状态，实现了从远程模式切换到就地模式的无扰动切换。

图2所示为本发明的主电路回路，三相动力电源的三根相线1L1、1L2、1L3通过断路器Q11后接至接触器K11常开主触头，再下接三相热继电器F11对主电路回路提供热过载保护。

图3所示为本发明的PLC输入信号配置图，Q11主断路器状态常开辅助触点、F11热继电器状态常开辅助触点、K11运行状态常开辅助触点、K15远程控制常开辅助触点分别送入PLC输入模块，供PLC的集中控制和编程使用。Q12的常开辅助触点连接L+和各通道，当Q12断开时则切断所有的信号。

图4所示为本发明的PLC输出信号配置图，K31为控制启动的中间继电器，K32为控制停止的中间继电器。K32的常闭辅助触点和K31的常开辅助触点均串联在图1的“远程启动/停止”回路中，作为远程状态下控制水泵的启动停止。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，如对工艺参数或装置做出的变动和改良仍属本发明的保护范围。

Claims

1.无扰切换水泵控制系统，包括有与被控水泵电机连接的主电路、以及控制所述主电路的控制回路，其中，所述的控制回路通过断路器接入电源，包括有按就地和远程两种方式来控制电机的启动和停止的启停控制模块、判断及指示电机是否正常运行的运行及故障状态指示模块以及可进行双模式选择的操作模式选择模块，其特征在于所述的操作模式选择模块为：控制回路主回路上设置双位选择开关，双位选择开关后就地控制回路和远程控制回路并联，且双位选择开关后对应的各状态电路上均设置一个延时继电器；各延时继电器均自带一个得电时立即闭合、而断电时延长设定时间后断开的常开辅助触点。

2.根据权利要求1所述的无扰切换水泵控制系统，其特征在于：所述的启停控制模块为：就地控制回路对应的手动启停电路和远程启停电路并联后再串联接触器、主断路器常开触点和三相热继电器的常闭触点；手动启停电路中，一个就地控制延时继电器依次串连操作箱上的停止按钮的常闭触点和启动按钮的常开触点，同时停止按钮触点并联一个上接触器常开触点；远程启停电路中，一个远程控制延时继电器依次串联由PLC输出控制的启动继电器的常开触点和停止继电器的常闭触点，同时停止继电器的常闭触点并联一个上接触器常开触点。

3.根据权利要求1或2所述的无扰切换水泵控制系统，其特征在于：运行及故障状态指示模块的故障指示回路和运行/停止指示回路并联后依次串接主断路器和热继电器；故障指示回路的中间继电器的线圈串联主断路器的常开触点；运行/停止指示回路的中间继电器两端分别串联接触器的常开触点和主断路器的常开触点；运行及故障状态指示模块还包括显示各种运行状态的指示灯回路，且各指示灯回路均由一个中间继电器和指示灯串联而成；故障指示回路的中间继电器的常开辅助触点与故障指示灯回路相连；运行/停止指示回路的中间继电器的常开辅助触点分别与停止指示灯回路和运行指示灯回路相连。

4.根据权利要求1或2所述的无扰切换水泵控制系统，其特征在于：运行及故障状态指示模块还包括显示各种运行状态的指示灯回路，且各指示灯回路均由一个中间继电器和指示灯串联而成；故障指示回路的中间继电器的常开辅助触点与故障指示灯回路相连；运行/停止指示回路的中间继电器的常开辅助触点分别与停止指示灯回路和运行指示灯回路相连。

5.根据权利要求3所述的无扰切换水泵控制系统，其特征在于：系统还设置有在远程状态下通过PLC系统的输入输出点对电机状态进行监视和启停控制的人机界面。

6.根据权利要求1或2或5所述的无扰切换水泵控制系统，其特征在于：所述的就地状态设置为人为控制电机的就地模式，远程状态设置为人为控制和PLC自动控制电机的远程模式。

7.根据权利要求6所述的无扰切换水泵控制系统，其特征在于：主电路中的三相动力电源引自马达控制中心的断路器上，并通过接触器、热继电器后连接至电机。

8.根据权利要求1或2或5或7所述的无扰切换水泵控制系统，其特征在于：各继电器、接触器、断路器均设置在马达控制中心，选择开关、各按钮、指示灯设置于现场操作箱中，现场操作箱接入到马达控制中心，马达控制中心与PLC系统之间通过控制信号交互连接。