CN108362933B - 一种通用型风机起动状况测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通风系统工程领域，特指一种通用型风机起动状况测量装置，包括可编程控制器，所述可编程控制器连接有数字电流表、打印机、断路器、电流变送器、指示灯、按钮、旋钮，所述数字电流表还与电流互感器连接。采用上述方案后，具有响应速度快、数据准确、完全自动化、投资少、方便移动等特点。

Description

一种通用型风机起动状况测量装置

技术领域

本发明涉及通风系统工程领域，特指一种通用型风机起动状况测量装置。

背景技术

目前要测量风机的起动状况，主要有两种方法：第一种是用秒表加电流表或万用表，第二种是采用专用上位机电脑测控系统。两种方法都有其缺点，第一种方法的缺点是：①电流表或万用表响应速度慢，响应速度一般在1秒左右，不能及时反应电流数值，特别在起动时间只有几秒的这种场合误差很大；②需要人工判断测量；③人体从眼到脑到手的反应时间有延迟。第二种方法的缺点是：①投资大；②不方便移动；③不能完全自动化，需要人工分析数据计算数据。

因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种通用型风机起动状况测量装置，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用型风机起动状况测量装置，具有响应速度快、数据准确、完全自动化、投资少、方便移动等特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种通用型风机起动状况测量装置，包括可编程控制器，所述可编程控制器连接有数字电流表、打印机、断路器、电流变送器、指示灯、按钮、旋钮，所述数字电流表还与电流互感器连接。

进一步，所述指示灯包括电源指示灯、数据记录中指示灯、记录结束指示灯、风机停止指示灯、风机起动中指示灯、风机运行指示灯。

进一步，所述按钮包括开始记录按钮、停止记录按钮。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

具有响应速度快、数据准确、完全自动化、投资少、方便移动等特点。

附图说明

图1为本发明的外形图及面板布置图；

图2为本发明的原理框图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图所示，图1上的各标号意义为：

1-电流表，2-打印机，3-指示灯HL1(白)：表示电源，4-指示灯HL2(红)：表示数据记录中，5-指示灯HL3(绿)：表示记录结束，6-指示灯HL4(绿)：表示风机停止，7-指示灯HL5(蓝)：表示风机起动中，8-指示灯HL6(红)：表示风机运行，9-指示灯HL7(黄)：表示故障，11-按钮SB1(绿)：表示开始记录，12-按钮SB2(红)：表示停止记录，13-旋钮SA1(黑)：表示记录/测量，14-旋钮SA2(黑)：表示星三角/其它，15-旋钮SA3(黑)：表示换向起/正常起。

图2为本发明的原理框图，包括可编程控制器，可编程控制器连接有数字电流表、打印机、断路器、电流变送器、指示灯、按钮、旋钮，数字电流表还与电流互感器连接。

电流互感器检测风机起动、运行电流，电流互感器检测到的信号输入数字式电流表和电流变送器。数字式电流表一方面显示电流值，一方面通过RS485接口以通讯方式把相关仪表参数传送给可编程控制器(PLC)。快速响应级的电流变送器把原始电流信号转换为4－20mA电流信号，并通过硬线实时传送给PLC的模拟量输入模块，模拟量输入模块把4－20mA模拟量电流信号转换为6400－32000的数字量电流原始数据。PLC再经过一系列计算处理得到相关数据，并通过RS485接口以通讯方式把相关数据发送到微型工业打印机。微型工业打印机以文字、数字、曲线等方式打印出相关数据。

测量装置初始上电或者测量装置已上电从“记录”工作方式切换到“测量”工作方式时，如果检测到电流原始数据大于等于1％(可设定)测量范围(25600)，则判断风机已处于运行状态不再计算风机起动时间及输出电流曲线；如果此时检测到的电流原始数据小于1％测量范围，则判断风机处于停止状态并等待计算风机起动时间及输出电流曲线。

“记录”工作方式时，记录开始后每隔一个采样周期(默认40ms可设定)PLC在内存中保存一个电流原始数据，记录结束后PLC把内存中保存的所有电流原始数据转换为打印机曲线值，并通过RS485接口以通讯方式把相关数据发送到打印机，打印机打印出电流曲线。PLC内存中保存的电流原始数据也可被上位机电脑(PC)读取，做进一步分析判断。本测量装置不包含上位机电脑(PC)。

“测量”工作方式、“正常起”起动状况时，如果风机处于停止状态，PLC在检测到电流原始数据大于等于1％(可设定)测量范围(25600)的上升沿时，判断风机起动，开始每隔一个采样周期(默认40ms可设定)在内存中保存一个电流原始数据；风机起动阶段如果异常停机，PLC在检测到电流原始数据小于1％(可设定)测量范围且持续1000毫秒(可设定)以上，则判断风机停止，结束保存数据，不计算风机起动时间等参数，不打印相关数据及电流曲线；如果风机起动正常，则计算最大起动电流，计算电流曲线的微分值及微分平均值；如果在最近连续时间200ms(可设定)的微分平均值绝对值大于等于0.256(可设定)，则判断风机处于起动电流的上升阶段或下降阶段；如果最近一次采集的电流数值除以最大起动电流数值的比值大于等于0.9(可设定)，则判断风机处于起动电流的峰值阶段；在电流曲线的非上升阶段非峰值阶段非下降阶段，如果最近连续时间2000ms(可设定)的微分平均值绝对值小于等于0.0256(可设定)，则判断风机起动结束已进入运行阶段，结束保存数据，以结束保存数据前2000ms的电流数据采集点作为风机起动结束点，计算风机起动电流、运行电流、起动电流比运行电流的倍数、起动时间等参数，微型工业打印机打印出相关数据及电流曲线。计算得出的电流值是实际电流值，计算公式为y＝(x/25600-0.25)*N，其中y为实际电流值，x为电流原始数据，N为电流互感器一次侧额定电流，N是PLC通过RS485接口以通讯方式从数字式电流表采集到的。在风机运行阶段，如果PLC检测到电流原始数据小于1％(可设定)测量范围且持续100毫秒(可设定)以上，则判断风机停止。

“测量”工作方式、“换向起”起动状况时，此时用来测量风机正反转切换时间，也就是测量风机从全速正转到全速反转或者从全速反转到全速正转换向所需的时间。风机从停止状态到风机初始启动时，有保存数据也有状态显示，但初始启动完成后不计算风机起动时间等参数，不打印相关数据及电流曲线；风机初始启动时的起动阶段如果异常停机，PLC在检测到电流原始数据小于1％(可设定)测量范围且持续1000毫秒(可设定)以上，则判断风机停止，结束保存数据，不计算风机起动时间等参数，不打印相关数据及电流曲线；风机初始启动起动结束进入运行阶段后，如果PLC检测到电流原始数据小于1％(可设定)测量范围且持续100毫秒(可设定)以上，则判断风机正常停止且开始计算换向时间，并每隔一个采样周期(默认40ms可设定)在内存中保存一个电流原始数据；风机经过一段时间自由停车或制动停车到完全停止，再换向重新启动，PLC在检测到电流原始数据大于等于1％(可设定)测量范围(25600)的上升沿时，判断风机重新启动，重新启动后的起动阶段如果异常停机，则结束保存数据，不计算风机换向时间等参数，不打印相关数据及电流曲线；重新启动后如果风机起动正常，则计算最大起动电流，计算电流曲线的微分值及微分平均值，处理过程同“正常起”状况；风机起动结束进入运行阶段后，结束保存数据，以前次风机运行下降沿点作为计算换向时间的起始点，以本次风机起动阶段结束的点作为计算换向时间的结束点，并加上运行到停止延时时间100毫秒，得出风机换向时间，并计算风机起动电流、运行电流、起动电流比运行电流的倍数等参数，微型工业打印机打印出相关数据及电流曲线。

下面进一步说明操作方法：

1.根据风机额定功率(或风机额定电流)和起动方式选择适当量程的电流互感器，量程指电流互感器一次侧额定电流：

a)直接起动按6～9倍风机额定电流选量程，一般选7倍；

b)星三角起动按3～5倍风机额定电流选量程，一般选4倍；

c)软起动按2～6倍风机额定电流选量程，一般选3倍；

d)变频按1.5～3倍风机额定电流选量程，一般选2倍；

2.风机三相电源(此时电源应是断电的)线缆的其中一相电线穿过已选择的电流互感器接入风机电气控制柜的电源接线端子，注意电流互感器穿芯匝数，风机三相电源线缆的其余两相电线直接接入风机电气控制柜的电源接线端子；

3.连接电流互感器二次侧到测量装置的电流互感器接线端子，注意接线须牢固，防止开路；

4.把AC220V 50Hz电源(此时电源应是断电的)线缆接入测量装置的电源接线端子；

5.给测量装置送电，然后合上测量装置内部的电源断路器，此时测量装置面板上的“电源”指示灯点亮，测量装置面板上的数字式电流表显示区有信息显示；

6.设置数字式电流表的各项参数，比如按电流互感器量程设置一次侧额定电流值“CT 1”(每次更换电流互感器必须重新设置此参数)，具体参数设置方法详见数字式电流表的用户说明书；

7.选择工作方式，把测量装置面板上的工作方式旋钮打到“记录”或“测量”位置：如仅需记录电流曲线则工作方式旋钮打到“记录”位置，如需自动测量风机起动时间则工作方式旋钮打到“测量”位置；

8.工作方式选择“记录”时，按一下测量装置面板上的“开始记录”按钮，电流等数据开始在测量装置内PLC的内存中保存，测量装置面板上的“数据记录中”指示灯点亮；按一下测量装置面板上的“停止记录”按钮，结束数据记录，测量装置面板上的“数据记录中”指示灯熄灭，“记录结束”指示灯点亮，测量装置面板上的打印机输出电流曲线；

9.工作方式选择“测量”时需选择起动方式，把测量装置面板上的起动方式旋钮打到“星三角”或“其它”位置：星三角起动打到“星三角”位置，其它起动方式(直接起动、软起动、变频)打到“其它”位置；

10.工作方式选择“测量”时还需选择起动状况，如需测量正反转切换时间则起动状况旋钮打到“换向起”位置，如需测量从停机状态到起动完成状态的时间则起动状况旋钮打到“正常起”位置；

11.“测量”工作方式时，测量装置面板上的“数据记录中”指示灯、“记录结束”指示灯均熄灭，测量装置自动侦测风机状态，自动记录、计算、打印数据；

12.“测量”工作方式时，测量装置若侦测到风机处于停机状态，则测量装置面板上的“风机停止”指示灯点亮；若侦测到风机处于起动状态，则测量装置面板上的“风机起动中”指示灯点亮；若侦测到风机处于运行状态，则测量装置面板上的“风机运行”指示灯点亮；

13.下面以“测量”工作方式、“其它”起动方式、“正常起”起动状况来说明测量装置测量过程：

a)风机处于停机状态，测量装置面板上的“风机停止”指示灯亮，“风机起动中”指示灯、“风机运行”指示灯灭；

b)通过风机电气控制柜启动风机，测量装置面板上的“风机停止”指示灯熄灭，“风机起动中”指示灯点亮，测量装置面板上的数字式电流表显示电流值；

c)风机起动完成后，“风机起动中”指示灯熄灭，“风机运行”指示灯点亮；

d)测量装置面板上的微型工业打印机打印出最大起动电流数值、运行电流数值、最大起动电流/运行电流倍数、风机起动时间(精确度0.01秒)及电流曲线；

e)通过风机电气控制柜停止风机，则测量装置面板上的“风机停止”指示灯点亮，测量装置回到初始上电状态等待下一次测量；

14.在测量装置供电状态下，任何时刻测量装置内部发生故障，则测量装置面板上的“故障”指示灯点亮，“数据记录中”、“记录结束”、“风机停止”、“风机起动中”、“风机运行”指示灯均熄灭，不能进行记录或测量；

15.无论“记录”工作方式还是“测量”工作方式，当PLC内存中记录数据到达一定数量时(默认3600个电流值，采样周期为40ms时时长144s)，自动结束数据记录；在“记录”工作方式时“记录结束”指示灯点亮，打印机输出电流曲线；在“测量”工作方式时“故障”指示灯点亮，不打印数据和电流曲线。

上述仅为本发明的具体实施例，同时凡本发明中所涉及的具体数值，仅作参考用，并非绝对限定，凡利用本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (4)

1.一种通用型风机起动状况测量方法，其特征在于：包括可编程控制器，所述可编程控制器连接有数字电流表、打印机、断路器、电流变送器、指示灯、按钮、旋钮，所述数字电流表还与电流互感器连接；电流互感器检测风机起动、运行电流，电流互感器检测到的信号输入数字式电流表和电流变送器，数字式电流表一方面显示电流值，一方面通过RS485接口以通讯方式把参数传送给可编程控制器，电流变送器把原始电流信号转换为4-20mA电流信号，并通过硬线实时传送给可编程控制器的模拟量输入模块，模拟量输入模块把4-20mA模拟量电流信号转换为6400－32000的数字量电流原始数据；可编程控制器再经过计算处理得到数据，通过RS485接口以通讯方式把数据发送到打印机，打印机打印出相关数据；

测量装置初始上电或者测量装置已上电从“记录”工作方式切换到“测量”工作方式时，如果检测到电流原始数据大于等于设定测量范围，则判断风机已处于运行状态不再计算风机起动时间及输出电流曲线；如果此时检测到的电流原始数据小于设定测量范围，则判断风机处于停止状态并等待计算风机起动时间及输出电流曲线；

“记录”工作方式时，记录开始后每隔一个采样周期可编程控制器在内存中保存一个电流原始数据，记录结束后可编程控制器把内存中保存的所有电流原始数据转换为打印机曲线值，并通过RS485接口以通讯方式把相关数据发送到打印机，打印机打印出电流曲线；

“测量”工作方式、“正常起”起动状况时，如果风机处于停止状态，可编程控制器在检测到电流原始数据大于等于设定测量范围的上升沿时，判断风机起动，开始每隔一个采样周期在内存中保存一个电流原始数据；风机起动阶段如果异常停机，可编程控制器在检测到电流原始数据小于设定测量范围且持续若干毫秒以上，则判断风机停止，结束保存数据，不计算风机起动时间，不打印相关数据及电流曲线；如果风机起动正常，则计算最大起动电流，计算电流曲线的微分值及微分平均值；如果在最近连续设定时间的微分平均值绝对值大于等于设定数值，则判断风机处于起动电流的上升阶段或下降阶段；如果最近一次采集的电流数值除以最大起动电流数值的比值大于等于设定值，则判断风机处于起动电流的峰值阶段；在电流曲线的非上升阶段非峰值阶段非下降阶段，如果最近连续设定时间的微分平均值绝对值小于等于设定值，则判断风机起动结束已进入运行阶段，结束保存数据，以结束保存数据前设定时间的电流数据采集点作为风机起动结束点，计算风机起动电流、运行电流、起动电流比运行电流的倍数、起动时间，打印机打印出相关数据及电流曲线；计算得出的电流值是实际电流值，计算公式为y=(x/25600-0.25)*N，其中y为实际电流值，x为电流原始数据，N为电流互感器一次侧额定电流，N是可编程控制器通过RS485接口以通讯方式从数字式电流表采集到的，在风机运行阶段，如果可编程控制器检测到电流原始数据小于设定测量范围且持续若干毫秒以上，则判断风机停止；

“测量”工作方式、“换向起”起动状况时，此时用来测量风机正反转切换时间，风机从停止状态到风机初始启动时，有保存数据也有状态显示，但初始启动完成后不计算风机起动时间，不打印相关数据及电流曲线；风机初始启动时的起动阶段如果异常停机，可编程控制器在检测到电流原始数据小于设定测量范围且持续若干毫秒以上，则判断风机停止，结束保存数据，不计算风机起动时间，不打印相关数据及电流曲线；风机初始启动起动结束进入运行阶段后，如果可编程控制器检测到电流原始数据设定测量范围且持续若干毫秒以上，则判断风机正常停止且开始计算换向时间，并每隔一个采样周期在内存中保存一个电流原始数据；风机经过一段时间自由停车或制动停车到完全停止，再换向重新启动，可编程控制器在检测到电流原始数据大于等于设定测量范围的上升沿时，判断风机重新启动，重新启动后的起动阶段如果异常停机，则结束保存数据，不计算风机换向时间，不打印相关数据及电流曲线；重新启动后如果风机起动正常，则计算最大起动电流，计算电流曲线的微分值及微分平均值，处理过程同“正常起”状况；风机起动结束进入运行阶段后，结束保存数据，以前次风机运行下降沿点作为计算换向时间的起始点，以本次风机起动阶段结束的点作为计算换向时间的结束点，并加上运行到停止延时时间，得出风机换向时间，并计算风机起动电流、运行电流、起动电流比运行电流的倍数，微型工业打印机打印出相关数据及电流曲线。

2.根据权利要求1所述的一种通用型风机起动状况测量方法，其特征在于：所述指示灯包括电源指示灯、数据记录中指示灯、记录结束指示灯、风机停止指示灯、风机起动中指示灯、风机运行指示灯、故障指示灯。

3.根据权利要求1所述的一种通用型风机起动状况测量方法，其特征在于：所述按钮包括开始记录按钮、停止记录按钮。

4.根据权利要求1所述的一种通用型风机起动状况测量方法，其特征在于：所述旋钮包括记录/测量旋钮、星三角/其它旋钮、换向起/正常起旋钮。

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