CN113589733B

CN113589733B - 一种风机水泵控制装置

Info

Publication number: CN113589733B
Application number: CN202110891562.XA
Authority: CN
Inventors: 成峰; 黄猷
Original assignee: Jiangsu Yunt Electrical Co ltd
Current assignee: Jiangsu Yunt Electrical Co ltd
Priority date: 2021-08-04
Filing date: 2021-08-04
Publication date: 2023-02-14
Anticipated expiration: 2041-08-04
Also published as: CN113589733A

Abstract

本发明提供了一种风机水泵控制装置，包括：控制模块和操作显示模块；控制模块用于接收外部输入信号，向外输出控制信号，通过通信端口与操作显示模块、外部设备连接；操作显示模块用于处理控制模块发送过来的数据，向外输出报警控制信号，对需要显示的数据进行显示。本申请能够快速检测输入信号、输出控制信号、抗干扰能力强、体积小且操作便捷。

Description

一种风机水泵控制装置

技术领域

本发明属于低压电器技术领域，具体而言，涉及一种风机水泵控制装置。

背景技术

控制与保护开关电器(Control and Protective Switching Device，简称CPS)是低压电器领域的一种重要产品，已经广泛的应用于现代化电气自动控制系统中，例如：现代化建筑中的泵、风机、空调、消防照明等领域的电动机控制和保护；冶金、煤矿、钢铁、石化、港口、船舶、铁路、纺织等领域的电动机控制和保护；以及远程控制照明系统。但在使用中通常仍然采用传统的分立元件进行控制的方式。

现有的分立式元件控制方式，是依据标准二次控制线路图合理利用各分立元件的控制、保护和逻辑特性，通过导线连接形成通路进而实现控制。但这样依然会有：分立元件多、占用空间大、电接点多、二次线路繁琐复杂、耗材多、调试维护复杂等问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种风机水泵控制装置，能够快速检测输入信号、输出控制信号、抗干扰能力强、体积小且操作便捷。

第一方面，本申请实施例提供了一种风机水泵控制装置，包括：

控制模块和操作显示模块；所述控制模块用于接收外部输入信号，向外输出控制信号，通过通信端口与操作显示模块、外部设备连接；所述操作显示模块用于处理所述控制模块发送过来的数据，向外输出报警控制信号，对需要显示的数据进行显示。

其中，所述控制模块包括电源转换单元、信号处理单元、第一微处理单元、驱动单元、第一通信单元、第二通信单元；

所述电源转换单元为所述风机水泵控制装置提供电源；

所述信号处理单元用于接收外部输入信号，将所述外部输入信号转换成无外部干扰的高低电平信号，将高低电平信号发送给所述第一微处理单元；

所述第一微处理单元用于接收高低电平信号，为所述驱动单元提供输出控制信号；

所述第一通信单元、第二通信单元均与所述第一微处理单元连接，所述第一通信单元用于与外部设备连接，所述第二通信单元用于与所述操作显示模块连接，实现数据传送。

其中，所述操作显示模块包括稳压单元、外部时钟单元、第三通信单元、第二微处理单元、声光报警驱动单元、显示单元；

所述稳压单元与所述控制模块连接，用于为所述操作显示模块提供电压；

所述外部时钟单元用于为所述第二微处理单元提供时钟信号；

所述第三通信单元用于接收所述控制模块发送的数据，将数据转发给所述第二微处理单元；

所述第二微处理单元用于：接收所述第三通信单元发送的数据并做处理；为声光报警驱动单元提供输出控制信号；将需要显示的数据发送给所述显示单元进行显示。

其中，所述信号处理单元包括光耦H7、电阻R56、R18、电容C20、C38，电阻R56的1脚与端子J13的第9脚连接，电阻R56的2脚与电容C20的1脚、光耦H7的1脚连接，电容C20的2脚与光耦H7的2脚、隔离地GND-12V-A连接，电阻R18的1脚与电源+5V-A连接，电阻R18的2脚与光耦H7的4脚、电容C38的1脚、第一微处理单元U6的12脚连接，光耦H7的3脚、电容C38的2脚与系统地GND-12V连接。

其中，所述驱动单元包括电阻R30、R50、二极管D2、继电器K1、驱动三极管Q2，电阻R30的1脚与系统地GND-12V连接，电阻R30的2脚与R50的2脚和驱动三极管Q2的基极连接，电阻R50的1脚与第一微处理单元U6的第14脚连接，二极管D2的2脚与电源+12V和继电器K1的3脚连接，二极管D2的1脚与继电器K1的4脚和驱动三极管Q2的集电极连接，驱动三极管Q2的发射极与系统地GND-12V连接，继电器K1的1脚与端子J13的1脚连接，继电器K1的2脚与端子J13的3脚连接。

其中，所述外部时钟单元包括集成块U8、电容C18、C19、电阻R53、R54、R55、电池DS1、开关管V1；电池DS1的负极与集成块U8的1脚、电容C18的1脚和地GND-3连接，电池DS1的正极与开关管V1的2脚连接，开关管V1的1脚与+3.3V连接，开关管V1的3脚与电容C18的2脚和U8的8脚连接，电阻R53的1脚与U8的7脚连接，电阻R53的2脚与地GND-3连接，电阻R54的1脚与U8的6脚和第二微处理单元U3的12脚连接，电阻R54的2脚与+3.3V连接，电阻R55的1脚与U8的5脚和第二微处理单元U3的13脚连接，电阻R55的2脚与+3.3V连接，电容C19的1脚与+3.3V连接，电容C19的2脚与地GND-3连接，集成块U8的1脚、2脚、3脚、4脚相连接。

其中，所述声光报警驱动单元包括电阻R49、R29、电容C12、驱动三极管Q1、二极管D1、蜂鸣器MK1，电阻R49的1脚与第二微处理单元U3的7脚连接，电阻R49的2脚与电阻R29的1脚、电容C12的1脚、三极管Q1的基极连接，电阻R29的2脚与地GND-3连接，电容C12的2脚与地GND-3连接，三极管Q1的发射极与地GND-3连接，三极管Q1的集电极与二极管D1的1脚、蜂鸣器MK1的2脚连接，二极管D1的2脚、蜂鸣器MK1的1脚与电源+12V-C连接。

其中，所述显示单元包括TFT液晶显示器和LED。

其中，所述操作显示模块还包括按键单元，所述第二微处理单元通过所述按键单元接收用户的操作指令。

其中，多状态LED指示包括：“运行”LED指示、“故障/正常”LED指示、“手/自动”LED指示。

本申请实施例风机水泵控制装置具有如下有益效果：

本申请风机水泵控制装置包括：控制模块和操作显示模块；控制模块用于接收外部输入信号，向外输出控制信号，通过通信端口与操作显示模块、外部设备连接；操作显示模块用于处理控制模块发送过来的数据，向外输出报警控制信号，对需要显示的数据进行显示。本申请能够快速检测输入信号、输出控制信号、抗干扰能力强、体积小且操作便捷。

附图说明

图1为本申请实施例风机水泵控制装置结构示意图；

图2为本申请实施例风机水泵控制装置另一种结构示意图；

图3为本申请风机水泵控制装置中信号处理单元的电路图；

图4为本申请风机水泵控制装置中第一微处理单元的电路图；

图5为本申请风机水泵控制装置中端子J12和J13的结构示意图；

图6为本申请风机水泵控制装置中驱动单元的电路图；

图7为本申请风机水泵控制装置中外部时钟单元的电路图；

图8为本申请风机水泵控制装置中第二微处理单元的电路图；

图9为本申请风机水泵控制装置中声光报警驱动单元的电路图。

下面结合附图和实施例对本申请进行进一步的介绍。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本申请内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。

本申请风机水泵控制装置解决了使用传统控制方式的元件多、占用空间大、电接点多、二次线路繁琐复杂、耗材多、调试维护复杂等问题。本申请风机水泵控制装置能够快速检测输入信号、输出控制信号、抗干扰能力强、体积小且操作便捷。

如图1所示，本申请风机水泵控制装置包括：控制模块20和操作显示模块30；控制模块20用于接收外部输入信号，向外输出控制信号，通过通信端口与操作显示模块、外部设备连接；操作显示模块30用于处理控制模块20发送过来的数据，向外输出报警控制信号，对需要显示的数据进行显示。

如图1～2所示，本申请风机水泵控制装置的控制模块20包括电源转换单元1、信号处理单元2、第一微处理单元3、驱动单元4、第一通信单元5、第二通信单元6。电源转换单元1为风机水泵控制装置提供电源；信号处理单元2用于接收外部输入信号，将外部输入信号转换成无外部干扰的高低电平信号，将高低电平信号发送给第一微处理单元3；第一微处理单元3用于接收高低电平信号，为驱动单元4提供输出控制信号；第一通信单元5、第二通信单元6均与第一微处理单元3连接，第一通信单元5用于与外部设备连接，第二通信单元6用于与操作显示模块20连接，实现数据传送。第一通信单元5、第二通信单元6均与第一微处理单元3连接，同时通过标准接插件与操作显示单元或外部相连接，用来实现数据传送。

如图1～2所示，本申请风机水泵控制装置中操作显示模块包括稳压单元7、外部时钟单元9、第三通信单元8、第二微处理单元11、声光报警驱动单元10、显示单元12。稳压单元7与控制模块20连接，用于为操作显示模块30提供电压；外部时钟单元9用于为第二微处理单元11提供时钟信号；第三通信单元8用于接收控制模块20发送的数据，将数据转发给第二微处理单元11；第二微处理单元11用于：接收第三通信单元8发送的数据并做处理；为声光报警驱动单元10提供输出控制信号；将需要显示的数据发送给显示单元12进行显示。第三通信单元8与第二微处理单元11相连同时通过标准接插件与控制模块连接，用来实现数据传送。

如图2所示，电源转换单元1为风机水泵控制装置提供电源；信号处理单元2接收外部输入的开关量信号，并将其信号进行光电隔离转换成无干扰的信号传输到第一微处理单元3，信号处理单元2接收外部开关量信号处理后输出；第一微处理单元3接收信号处理单元2的输入，并为驱动单元4提供驱动信号、同时通过第一通信单元5实现与外部的数据传送、通过第二通信单元6实现与整体系统的数据传送。稳压单元7输出稳定电压至第二微处理单元11，第二微处理单元11接收外部时钟单元9输入稳定时钟信号，通过第三通信单元8和第二通信单元6与第一微处理单元3实现数据传送、并为声光报警驱动单元10提供驱动信号、同时连接显示单元12和操作按键单元13实现数据显示和可操作。

本申请通过操作显示模块和控制模块两部分的组合对控制与保护开关电器(CPS)或具有控制与保护开关电器功能的组合电器进行控制操作、检测、显示、指示、通信及维护管理。

本申请的控制模块20设有多路信号检测、多路控制输出，且可以通过信息维护管理自定义设定。控制模块20为模块化设计，留有标准接口，可依据需求增加。

本申请的操作显示模块设有TFT(Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管)液晶显示器、多状态LED指示和用于数据设置及控制的按钮装置。包括用于中文字符显示的TFT液晶显示器，具有通信状态指示功能，相关数据均可显示、设置。多状态LED指示包括：“运行”LED指示、“故障/正常”LED指示、“手/自动”LED指示。

本申请风机水泵控制装置设有多路信号检测、多路控制输出，且可以通过信息维护管理自定义设定。具有标准数据接口，采用统一结构的串行或并行方式实现相互之间采用多种总线协议方式的数据传送，实现操作控制。

如图3～6所示，本申请风机水泵控制装置的信号处理单元包括光耦H7、电阻R56、R18、电容C20、C38，电阻R56的1脚与端子J13的第9脚连接，电阻R56的2脚与电容C20的1脚、光耦H7的1脚连接，电容C20的2脚与光耦H7的2脚、隔离地GND-12V-A连接，电阻R18的1脚与电源+5V-A连接，电阻R18的2脚与光耦H7的4脚、电容C38的1脚、第一微处理单元U6的12脚连接，光耦H7的3脚、电容C38的2脚与系统地GND-12V连接。

如图3～6所示，本申请风机水泵控制装置的驱动单元包括电阻R30、R50、二极管D2、继电器K1、驱动三极管Q2，电阻R30的1脚与系统地GND-12V连接，电阻R30的2脚与R50的2脚和驱动三极管Q2的基极连接，电阻R50的1脚与第一微处理单元U6的第14脚连接，二极管D2的2脚与电源+12V和继电器K1的3脚连接，二极管D2的1脚与继电器K1的4脚和驱动三极管Q2的集电极连接，驱动三极管Q2的发射极与系统地GND-12V连接，继电器K1的1脚与端子J13的1脚连接，继电器K1的2脚与端子J13的3脚连接。

如图3～6所示，本发明的第一微处理单元3采用高性能微处理器，带有多路模拟量到数字量的转换功能，对数字量进行处理，根据控制要求作出相应的判断，并通过输出管脚给出动作输出信号。消火栓开关量输入时，其中光耦H7得到经电阻R56限流后的电流在电容C20滤波后，光耦导通。光耦输出端R18是上拉电阻，C38是滤波电容，光耦未导通时，光耦输出端输出至第一微处理单元的12脚信号时5V电压，光耦导通时，光耦输出端输出至第一微处理单元的12脚信号时0电压。第一微处理单元处理输入信号并根据控制要求输出动作信号，经R50、R30分压后驱动三极管Q2，三极管Q2导通时继电器K1线圈导通，继电器K1触点闭合，D2是续流二极管。

如图7～9所示，本申请风机水泵控制装置的外部时钟单元包括集成块U8、电容C18、C19、电阻R53、R54、R55、电池DS1、开关管V1；电池DS1的负极与集成块U8的1脚、电容C18的1脚和地GND-3连接，电池DS1的正极与开关管V1的2脚连接，开关管V1的1脚与+3.3V连接，开关管V1的3脚与电容C18的2脚和U8的8脚连接，电阻R53的1脚与U8的7脚连接，电阻R53的2脚与地GND-3连接，电阻R54的1脚与U8的6脚和第二微处理单元U3的12脚连接，电阻R54的2脚与+3.3V连接，电阻R55的1脚与U8的5脚和第二微处理单元U3的13脚连接，电阻R55的2脚与+3.3V连接，电容C19的1脚与+3.3V连接，电容C19的2脚与地GND-3连接，集成块U8的1脚、2脚、3脚、4脚相连接。

如图7～9所示，本申请风机水泵控制装置的声光报警驱动单元包括电阻R49、R29、电容C12、驱动三极管Q1、二极管D1、蜂鸣器MK1，电阻R49的1脚与第二微处理单元U3的7脚连接，电阻R49的2脚与电阻R29的1脚、电容C12的1脚、三极管Q1的基极连接，电阻R29的2脚与地GND-3连接，电容C12的2脚与地GND-3连接，三极管Q1的发射极与地GND-3连接，三极管Q1的集电极与二极管D1的1脚、蜂鸣器MK1的2脚连接，二极管D1的2脚、蜂鸣器MK1的1脚与电源+12V-C连接。

如图7～9所示，本发明的第二微处理单元采用高性能微处理器，带有多路模拟量到数字量的转换功能，对数字量进行处理，根据控制要求作出相应的判断，并通过输出管脚给出动作输出信号。开关管V1连接电池和系统3.3V电源，为集成块U8提供工做电源，系统电源正常集成块U8使用系统3.3V电源，系统电源断电，集成块U8使用备用电池电源，C18、C19是滤波电容，R54、R55是上拉电阻，R53连接集成块U8第7脚起到省电作用。集成块U8的5脚、6脚连接至第二微处理单元U3的12脚、13脚为其提供稳定的外部时钟。第二微处理单元U3同时连接显示单元12控制液晶屏显示，连接操作按键实现参数修改和控制。第二微处理单元连接的通过第三通信单元与第一微处理单元连接第二通信单元实现数据传送达到检测和控制目的。

在一些实施例中，操作显示模块还包括按键单元，第二微处理单元通过按键单元接收用户的操作指令。

本申请中操作显示模块可替代控制方式相同的传统二次线控制面板上的分立元件，节约空间；标准连接数据线替代所有分立元件的连接线，无电接点，节省耗材和人工；全中文液晶界面，数据信号简洁明了；极少按键，操作简单；具有运行日志记录。

本申请中控制模块可替代控制方式相同的传统二次线控制使用的分立元件，所有接点均为标准端子，便于接线；与被控制的控制与保护开关电器(CPS)连接仅需要控制和反馈需要使用二次线连接，其余逻辑判断、控制均由控制模块自行完成，接线极简；强电接点少；功能强大。同时可选配远程通信功能。

本申请风机水泵控制装置与被控制的控制与保护开关电器的引出距离小，可靠性强，便于安装，有利于维护，外形尺寸小，方便使用。

本申请多功能风机水泵控制装置将标准图集中的各分立元件功能很好的融合为一体，合理的做好了各分立元件的控制、保护特性配合的协调工作，可广泛的应用于现代化电气自动控制系统中。为本领域的控制进步拓展了空间，实施效果好。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种风机水泵控制装置，其特征在于，包括：控制模块和操作显示模块；所述控制模块用于接收外部输入信号，向外输出控制信号，通过通信端口与操作显示模块、外部设备连接；所述操作显示模块用于处理所述控制模块发送过来的数据，向外输出报警控制信号，对需要显示的数据进行显示；

所述控制模块包括电源转换单元、信号处理单元、第一微处理单元、驱动单元、第一通信单元、第二通信单元；

所述电源转换单元为所述风机水泵控制装置提供电源；

所述第一通信单元、第二通信单元均与所述第一微处理单元连接，所述第一通信单元用于与外部设备连接，所述第二通信单元用于与所述操作显示模块连接，实现数据传送；

所述信号处理单元包括光耦H7、电阻R56、R18、电容C20、C38，电阻R56的1脚与端子J13的第9脚连接，电阻R56的2脚与电容C20的1脚、光耦H7的1脚连接，电容C20的2脚与光耦H7的2脚、隔离地GND-12V-A连接，电阻R18的1脚与电源+5V-A连接，电阻R18的2脚与光耦H7的4脚、电容C38的1脚、第一微处理单元U6的12脚连接，光耦H7的3脚、电容C38的2脚与系统地GND-12V连接；

消火栓开关量输入时，其中光耦H7得到经电阻R56限流后的电流在电容C20滤波后，光耦导通；光耦输出端R18是上拉电阻，C38是滤波电容，光耦未导通时，光耦输出端输出至第一微处理单元的12脚信号为5V电压，光耦导通时，光耦输出端输出至第一微处理单元的12脚信号为0电压。

2.根据权利要求1所述风机水泵控制装置，其特征在于，所述操作显示模块包括稳压单元、外部时钟单元、第三通信单元、第二微处理单元、声光报警驱动单元、显示单元；

3.根据权利要求1-2任一项所述风机水泵控制装置，其特征在于，所述驱动单元包括电阻R30、R50、二极管D2、继电器K1、驱动三极管Q2，电阻R30的1脚与系统地GND-12V连接，电阻R30的2脚与R50的2脚和驱动三极管Q2的基极连接，电阻R50的1脚与第一微处理单元U6的第14脚连接，二极管D2的2脚与电源+12V和继电器K1的3脚连接，二极管D2的1脚与继电器K1的4脚和驱动三极管Q2的集电极连接，驱动三极管Q2的发射极与系统地GND-12V连接，继电器K1的1脚与端子J13的1脚连接，继电器K1的2脚与端子J13的3脚连接。

4.根据权利要求2所述风机水泵控制装置，其特征在于，所述外部时钟单元包括集成块U8、电容C18、C19、电阻R53、R54、R55、电池DS1、开关管V1；电池DS1的负极与集成块U8的1脚、电容C18的1脚和地GND-3连接，电池DS1的正极与开关管V1的2脚连接，开关管V1的1脚与+3.3V连接，开关管V1的3脚与电容C18的2脚和U8的8脚连接，电阻R53的1脚与U8的7脚连接，电阻R53的2脚与地GND-3连接，电阻R54的1脚与U8的6脚和第二微处理单元U3的12脚连接，电阻R54的2脚与+3.3V连接，电阻R55的1脚与U8的5脚和第二微处理单元U3的13脚连接，电阻R55的2脚与+3.3V连接，电容C19的1脚与+3.3V连接，电容C19的2脚与地GND-3连接，集成块U8的1脚、2脚、3脚、4脚相连接。

5.根据权利要求2所述风机水泵控制装置，其特征在于，所述声光报警驱动单元包括电阻R49、R29、电容C12、驱动三极管Q1、二极管D1、蜂鸣器MK1，电阻R49的1脚与第二微处理单元U3的7脚连接，电阻R49的2脚与电阻R29的1脚、电容C12的1脚、三极管Q1的基极连接，电阻R29的2脚与地GND-3连接，电容C12的2脚与地GND-3连接，三极管Q1的发射极与地GND-3连接，三极管Q1的集电极与二极管D1的1脚、蜂鸣器MK1的2脚连接，二极管D1的2脚、蜂鸣器MK1的1脚与电源+12V-C连接。

6.根据权利要求2所述风机水泵控制装置，其特征在于，所述显示单元包括TFT液晶显示器和LED。

7.根据权利要求1-2任一项所述风机水泵控制装置，其特征在于，所述操作显示模块还包括按键单元，所述第二微处理单元通过所述按键单元接收用户的操作指令。

8.根据权利要求6所述风机水泵控制装置，其特征在于，多状态LED指示包括：“运行”LED指示、“故障/正常”LED指示、“手/自动”LED指示。