CN108695827B - 重介速沉水处理控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种重介速沉水处理控制电路，包括控制电源及与控制电源连接的主控制电路、主回路电路、回路保护控制电路、组合变频器控制电路、传感器接口电路。该重介速沉水处理控制电路功能齐全、占地少，减少了设备互联，安装维护简单，对水处理电机保护功能完备，水处理工艺流程完备，自动化程度高，操作简单，成本低。

Description

重介速沉水处理控制电路

技术领域：

本发明涉及煤矿安全技术领域，尤其涉及一种重介速沉水处理控制电路。

背景技术：

重介速沉水处理系统是一种水处理方式，重介速沉水处理系统需要数量较多的电机、传感器、电压等级，需要较多台的变频器、电磁起动器、电控箱，设备之间互联互控，设备多、占用空间大、安装维护复杂、控制方式复杂、控制不灵活。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种占用空间小、控制简单灵活、安全可靠的重介速沉水处理控制电路。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种重介速沉水处理控制电路，包括控制电源及与控制电源连接的主控制电路、主回路电路、回路保护控制电路、组合变频器控制电路、传感器接口电路；

所述控制电源控制变压器T1、辅助电源保护器D5、输出本安电源U1、开关电源U2连接组成；

所述主控制电路由控制器DK及与控制器DK连接的显示器DX、键盘S1、总急停按钮S3连接组成；

所述主回路电路包括组合起动器主回路电路和组合变频器主回路电路，所述组合起动器主回路电路包括多个回路，共用隔离换相开关QS1，各回路由真空接触器KM、电流互感器TA及过电压保护器F连接组成，所述组合变频器主回路电路包括多个回路，共用隔离开关QS2，各回路由输入滤波器LB、输入电抗器L1、变频器机芯BP及输出滤波器L0连接组成；

所述回路保护控制电路为多个，分别与组合起动器主回路电路的各回路连接，由保护器DZ、真空接触器KM、继电器K、运行状态输出端子XF1连接组成，所述保护器DZ与主控制电路的控制器DK连接；

所述组合变频器控制电路与组合变频器主回路电路连接，由保护器DZ4、继电器K、变频器机芯BP、急停按钮SB5，接线端子XF2连接组成，所述保护器DZ4与主控制电路的控制器DK连接；

所述传感器接口电路与主控制电路连接，由电流采集器D21、接线端子XB3连接组成，所述电流采集器D21与主控制电路的控制器DK连接。

为了便于收集并显示数据，所述控制器DK通过CAN总线控制保护器DZ、DZ4的运行、并采集保护器DZ、DZ4的参数，通过CAN总线与电流采集器D21交换数据，采集键盘S1的状态并转换成对应的操作，并将状态信息发送到显示器DX上显示。

作为优选，所述组合起动器主回路电路包括12个回路，所述组合变频器主回路电路3个回路。当然，根据实际情况，也可相应增加或减少各回路的数量。

为了保证安全性，所述回路保护控制电路为3个，每个回路保护控制电路分别控制4个组合起动器主回路电路，电流互感器TA的输出信号连接到保护器DZ，用于测量主回路电流，各回路的真空接触器KM的线圈通过220V接到保护器DZ，用于控制真空接触器KM吸合与断开，真空接触器KM的常开辅助接点接到保护器DZ，用于检测真空接触器KM的运行状态，每个组合起动器主回路电路的W相通过继电器K的常开接点、真空接触器KM的常闭接点接到保护器DZ，用于检测每个主回路的漏电闭锁状态，继电器K的线圈通过24V接到保护器DZ，用于控制继电器器K吸合与断开，真空接触器KM的运行状态输出到状态输出端子XF1，保护器DZ通过CANH、CANL端子接入CAN总线。

为了保证安全性，所述各组合变频器主回路电路的W相通过继电器K的常开接点接到保护器DZ4，用于检测每个主回路的漏电闭锁状态，继电器K的线圈通过24V接到保护器DZ4，用于控制继电器K吸合与断开，急停按钮SB5接到变频器机芯BP的S2端子和保护器DZ4的合闸输出端子，变频器机芯BP的启停信号分别接到保护器DZ4，变频器机芯BP的状态信号分别接到保护器DZ4，各变频器机芯BP通过RS485总线接到保护器DZ4，电机温度检测输入接口接到变频器机芯BP的PT100和GND端子，变频器机芯BP的运行状态输出XF2接线端子，保护器DZ4通过CANH、CANL端子接入CAN总线。

为了保证电源输出的可靠性，所述控制变压器T1输出2V、127V、220V电源，2V电源提供给回路保护控制电路的保护器DZ测量系统电压，127V电源给系统外其他电控箱提供电源，220V电源给输出本安电源U1、开关电源U2、控制器DK、真空接触器KM提供电源，输出本安电源U1输出DC24V给电流采集器D21提供电源，开关电源U2输出DC24V给保护器DZ1、DZ4、显示器DX、继电器K提供电源。

作为优选，所述控制器DK上设置有RS485、CAN、以太网接口。

本发明的有益效果是：该重介速沉水处理控制电路功能齐全、占地少，减少了设备互联，安装维护简单，对水处理电机保护功能完备，水处理工艺流程完备，自动化程度高，操作简单，成本低。

附图说明：

图1为本发明的重介速沉水处理控制电路的简视图；

图2为本发明的控制电源的电路图；

图3为本发明的主控制电路的电路图；

图4为本发明的主回路电路的电路图；

图5为本发明的回路保护控制电路的电路图；

图6为本发明的组合变频器控制电路的电路图；

图7为本发明的传感器接口电路的电路图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明的重介速沉水处理控制电路设置在电控箱内，由组合起动器和组合变频器2个电机驱动设备组成。

水处理设备电控箱根据需要选择电起动器回路数和变频器回路数，组合起动器和组合变频器的回路数灵活组合，组合起动器最多12回路，组合变频器最多3回路。

如图1所示，重介速沉水处理控制电路由主回路电路、控制电源、主控制电路、回路保护控制电路、传感器接口电路、组合变频器控制电路几部分组成。

如图4所示，主回路电路由组合起动器主回路电路和组合变频器主回路电路2部分组成。

组合起动器主回路电路最大12回路，共用隔离换相开关QS1，每回路由真空接触器KMn(n＝1、2、...、12，下同)、电流互感器TAn、过电压保护器Fn组成。

组合变频器主回路电路最大3回路，共用隔离开关QS2，每回路由输入滤波器LBn(n＝1、2、3，下同)、输入电抗器L11n、变频器机芯BPn、输出滤波器L0n组成。

如图2所示，控制电源由控制变压器T1、辅助电源保护器D5、输出本安电源U1、开关电源U2组成。控制变压器T1输出2V、127V、220V电源，其中2V提供给保护器DZ1-DZ3测量系统电压，127V给系统外其他电控箱提供电源，220V给输出本安电源U1、开关电源U2、控制器DK、真空接触器KMn提供电源。输出本安电源U1输出DC24V给水处理系统的各类传感器提供电源，开关电源U2输出DC24V给保护器DZ1-DZ4、显示器DX、继电器K1-K12、继电器K21-K23提供电源。

如图3所示，主控制电路由显示器DX、控制器DK、键盘S1、总急停按钮S3组成。控制器DK是整个水处理设备电控箱的控制核心，通过CAN总线控制DZ1-DZ4的运行、并采集DZ1-DZ4的各种参数，通过CAN总线与4-20mA电流采集器D21交换数据，协调整个水处理系统的控制流程，采集键盘S1的状态并转换成对应的操作，将水处理系统的状态信息发送到显示器DX上显示，控制器DK对外提供丰富的接口如RS485、CAN、以太网等。

保护器DZ1-DZ3是各个组合起动器主回路的保护器，1台保护器保护和控制4回路起动器，12回路共3台保护器。图5为1-4回路的保护和控制原理，其他回路与此相似。1-4回路保护控制电路由保护器DZ1、真空接触KM1-KM4、继电器K1-K4、运行状态输出端子XF1组成。电流互感器TA1-TA4的输出信号连接到保护器DZ1，用于测量主回路电流。真空接触器KM1-KM4的线圈通过220V接到保护器DZ1，用于控制真空接触器KM1-KM4吸合与断开。KM1-KM4的常开辅助接点接到保护器DZ1，用于检测真空接触器KM1-KM4的运行状态。每个主回路的W相通过继电器K1-K4的常开接点、真空接触器KM1-KM4的常闭接点接到保护器DZ1，用于检测每个主回路的漏电闭锁状态。继电器K1-K4的线圈通过24V接到保护器DZ1，用于控制继电器K1-K4吸合与断开。真空接触器KM1-KM4的运行状态输出到端子XF1。2V电源连接到保护器DZ1，用于测量系统电压。保护器DZ1通过其CANH、CANL端子接入CAN总线。保护器DZ1的地址1、地址2、地址公共端3个端子通过不同的连接组别，用于控制器DK识别是保护器DZ1-DZ4的哪个一个保护器。

如图6所示，组合变频器控制电路由保护器DZ4、继电器K21-K23、变频器机芯BP1-BP3、急停按钮SB5、接线端子XF2组成。每个主回路的W相通过继电器的常开接点接到保护器DZ4，用于检测每个主回路的漏电闭锁状态。继电器K21-K23的线圈通过24V接到保护器DZ4，用于控制继电器K21-K23吸合与断开。停止按钮SB5接到变频器机芯S2端子和保护器DZ4的合闸输出端子。变频器机芯BP1-BP3的启停信号(S1端子和COM端子)分别接到保护器DZ4。变频器机芯BP1-BP3的状态信号(R01A端子)分别接到保护器DZ4。3个变频器机芯BP1-BP3通过RS485总线接到保护器DZ4。电机温度检测输入接口接到变频器机芯BP1-BP3的PT100和GND端子。变频器机芯BP1-BP3的运行状态输出XF2接线端子。保护器DZ4通过其CANH、CANL端子接入CAN总线。

如图7所示，传感器接口电路由4-20mA电流采集器D21、接线端子XB3组成。输出本安电源U1输出的24V给传感器，传感器输出4-20mA的电流信号给电流采集器D21，电流采集器D21解析出传感器信号，通过CAN总线送给控制器DK。

本发明重介速沉水处理控制电路的电路原理如下：

组合起动器的隔离换相开关QS1用于隔离电路(便于开门检修)和电机换相；真空接触器KM1-KM12用于控制电机启停；过电压保护器F用于吸收真空接触器操作过程中产生的过电压脉冲；电流互感器TA分别检测各个主回路中的三相电流，其二次信号送到保护器；控制变压器T1将主回路电压(如1140V或660V)变换成2V、127V、220V。2V信号送到保护器DZ1-DZ3；127V经过辅助电源保护器的短路、过载、漏电等保护后，输出给其他控制箱供电；220V给3部分设备供电：(1)控制器DK和真空接触器KM1-KM12、(2)输出本安电源、(3)开关电源；输出本安电源输出DC24V给各类传感器供电；开关电源输出DC24V给显示器DX、保护器DZ4、继电器K21-K23、4-20mA电流采集器D21供电；键盘S1连接到控制器DK，控制器DK解析键盘S1的操作；显示器DX连接到控制器DK，由控制器DK控制其显示；总急停按钮S3是常闭触点，控制器DK检测到常闭触点断开时，通过CAN总线下发指令所有主回路断开。控制器DK对外提供RS485接口、以太网接口、CAN接口，方便与其他设备组网，与各个保护器DZ1-DZ4、4-20mA电流采集器D21通过CAN总线相连，并向其发送控制命令。1个组合起动器的保护器DZ保护和控制4个回路，检测电流互感器TA的二次信号和2V电压信号，经过处理运算，对主回路进行短路、过载、过压、欠压等保护功能；真空接触器KM1-KM12的辅助常开触点和吸合线圈都连接到保护器DZ1-DZ3，无故障时，保护器DZ1-DZ3根据控制器指令通断吸合线圈，有故障时，保护器DZ1-DZ3直接断开吸合线圈；保护器DZ1-DZ3具有漏电闭锁保护功能，真空接触器KM1-KM12断开电机停止后，继电器K1-K12吸合，漏电闭锁保护功能投入，检测主回路对地绝缘电阻状况，保护器DZ1-DZ3输出直流信号经过真空接触器KM1-KM12的常闭触点、继电器K1-K12的常开触点闭合到主回路，保护器DZ1-DZ3根据直流信号变化计算绝缘电阻大小，绝缘电阻低于标定值，禁止该回路真空接触器吸合；传感器根据采集的实际数据输出4-20mA电流信号到4-20mA电流采集器D21，电流采集器D21将信号通过CAN总线传递给控制器DK，控制器DK根据预先设定值解析出实际数据。组合变频器的隔离开关QS2用于隔离主回路电路；输入滤波器LB、输入电抗器L1对输入信号进行滤波并防止变频器干扰反馈到电网；变频器机芯BP完成整流、变频、逆变过程，控制电机转速；输出滤波器L0滤除逆变信号的尖峰电压。组合变频器保护器DZ4也具有漏电闭锁保护功能，变频器机芯BP控制电机停止后，继电器K21-K23吸合，漏电闭锁保护功能投入，检测主回路对地绝缘电阻状况，保护器DZ4输出直流信号经过继电器K21-K23的常开触点闭合到主回路，保护器DZ4根据直流信号变化计算绝缘电阻大小，绝缘电阻低于标定值，禁止该回路启动；组合变频器保护器DZ4通过RS485总线与各个变频器机芯BP通信，发送启停命令、参数，接收回路状态；每个变频器机芯BP带有电机温度检测输入接口；控制器DK含有水处理控制工艺流程，通过键盘S1和显示屏DX可以对工艺流程进行设置，以适应现场需要。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种重介速沉水处理控制电路，其特征在于：包括控制电源及与控制电源连接的主控制电路、主回路电路、回路保护控制电路、组合变频器控制电路、传感器接口电路；

所述控制电源由控制变压器T1、辅助电源保护器D5、输出本安电源U1、开关电源U2连接组成；

所述主控制电路由控制器DK及与控制器DK连接的显示器DX、键盘S1、总急停按钮S3连接组成；

所述主回路电路包括组合起动器主回路电路和组合变频器主回路电路，所述组合起动器主回路电路包括多个回路，共用隔离换相开关QS1，各回路由真空接触器KM、电流互感器TA及过电压保护器F连接组成，所述组合变频器主回路电路包括多个回路，共用隔离开关QS2，各回路由输入滤波器LB、输入电抗器L1、变频器机芯BP及输出滤波器L0连接组成；

所述回路保护控制电路为多个，分别与组合起动器主回路电路的各回路连接，由保护器DZ、真空接触器KM、继电器K、运行状态输出端子XF1连接组成，所述保护器DZ与主控制电路的控制器DK连接；

所述组合变频器控制电路与组合变频器主回路电路连接，由保护器DZ4、继电器K、变频器机芯BP、急停按钮SB5，接线端子XF2连接组成，所述保护器DZ4与主控制电路的控制器DK连接；

所述传感器接口电路与主控制电路连接，由电流采集器D21、接线端子XB3连接组成，所述电流采集器D21与主控制电路的控制器DK连接；

所述回路保护控制电路为3个，每个回路保护控制电路分别控制4个组合起动器主回路电路，电流互感器TA的输出信号连接到保护器DZ，用于测量主回路电流，各回路的真空接触器KM的线圈通过220V接到保护器DZ，用于控制真空接触器KM吸合与断开，真空接触器KM的常开辅助接点接到保护器DZ，用于检测真空接触器KM的运行状态，每个组合起动器主回路电路的W相通过继电器K的常开接点、真空接触器KM的常闭接点接到保护器DZ，用于检测每个主回路的漏电闭锁状态，继电器K的线圈通过24V接到保护器DZ，用于控制继电器器K吸合与断开，真空接触器KM的运行状态输出到状态输出端子XF1，保护器DZ通过CANH、CANL端子接入CAN总线；

所述各组合变频器主回路电路的W相通过继电器K的常开接点接到保护器DZ4，用于检测每个主回路的漏电闭锁状态，继电器K的线圈通过24V接到保护器DZ4，用于控制继电器K吸合与断开，急停按钮SB5接到变频器机芯BP的S2端子和保护器DZ4的合闸输出端子，变频器机芯BP的启停信号分别接到保护器DZ4，变频器机芯BP的状态信号分别接到保护器DZ4，各变频器机芯BP通过RS485总线接到保护器DZ4，电机温度检测输入接口接到变频器机芯BP的PT100和GND端子，变频器机芯BP的运行状态输出XF2接线端子，保护器DZ4通过CANH、CANL端子接入CAN总线；

所述控制变压器T1输出2V、127V、220V电源，2V电源提供给回路保护控制电路的保护器DZ测量系统电压，127V电源给系统外其他电控箱提供电源，220V电源给输出本安电源U1、开关电源U2、控制器DK、真空接触器KM提供电源，输出本安电源U1输出DC24V给电流采集器D21提供电源，开关电源U2输出DC24V给保护器DZ、DZ4、显示器DX、继电器K提供电源。

2.根据权利要求1所述的重介速沉水处理控制电路，其特征在于：所述控制器DK通过CAN总线控制保护器DZ、DZ4的运行、并采集保护器DZ、DZ4的参数，通过CAN总线与电流采集器D21交换数据，采集键盘S1的状态并转换成对应的操作，并将状态信息发送到显示器DX上显示。

3.根据权利要求2所述的重介速沉水处理控制电路，其特征在于：所述组合起动器主回路电路包括12个回路，所述组合变频器主回路电路包括3个回路。

4.根据权利要求1所述的重介速沉水处理控制电路，其特征在于：所述控制器DK上设置有RS485、CAN、以太网接口。